Самое необыкновенное вещество в мире - страница 18

Есть, например, и такие загадки. В старых запи- сях сохранились предания о том, что иногда ледяные поля приобретают способность долго светиться в тем- ноте, испуская слабый свет после того, как были освещены солнцем. Интересно было бы знать, верно ли это, когда и почему это явление происхо- дит, чем объясняется. Есть наблюдения, что иногда светится и снег, если его при нескольких градусах мороза внести в темную комнату после освещения ярким солнцем. Рассказывают, что первые градины тоже светятся — они будто бы обладают электро- люминесценцией. Интересно было бы и это прове- рить и объяснить.

Сколько тепла нужно, чтобы нагреть воду? Очень много. Больше, чем для нагревания равного коли- чества любого другого вещества. Чтобы нагреть грамм воды на один градус, необходима одна калория

61

(4,2 Дж). Это больше чем вдвое превышает тепло- емкость любого химического соединения.

Вода — вещество, необычайное даже в самых обыденных для нас свойствах. Конечно, эта спо- собность воды имеет очень большое значение не толь- ко при варке обеда на кухне. Вода — это великий распределитель тепла по Земле. Нагретая Солнцем под экватором, она переносит тепло в Мировом океане гигантскими потоками морских течений в далекие полярные области, где жизнь возможна только благодаря этой удивительной особенности воды.

Как вода попадает в облака? Очень просто. Солн- це нагревает воду. Всюду, где она есть, — в луже, в пруду, в море, в океане. Вода поглощает в своем тонком верхнем слое почти всю энергию попадающих на нее солнечных лучей и испаряется. Молекулы воды исключительно просты в своем строении и вмес- те с тем необычайны, отличны от всех других моле- кул. Они сильно притягиваются друг к другу бла- годаря силам межмолекулярного притяжения за счет дополнительных водородных связей. Солнцу прихо- дится затрачивать очень много энергии, чтобы разделить молекулы воды и превратить ее в пар. Нет ни одного вещества, у которого удельная тепло- та испарения была бы больше, чем у воды. Вода — лучший теплоноситель. Ничто не может сравниться с ней. Ничто не может лучше работать в паровых турбинах электростанций, в цилиндрах паровых двигателей.

Вода — гигантский двигатель и в природе. Метеорологи подсчитали, что Солнце испаряет на Земле за одну минуту миллиард тонн воды. Каждую минуту миллиард тонн водяного пара вместе с восхо- дящими потоками нагретого воздуха поднимается в верхние слои атмосферы. Каждый грамм водяного

62

(

пара уносит с собой 537 кал (2265 Дж) солнечной энергии.

На большой высоте, где давление мало, воздух расширяется, его температура сильно понижается и водяной пар конденсируется, снова превращаясь в воду — ее мельчайшие капельки образуют облака.

Энергия Солнца, поднятая с водяным паром вверх, неминуемо должна выделиться обратно, когда пар превращается в облака. Эта энергия переходит в тепловую, нагревая воздух. Каждую минуту водяной пар отдает атмосфере Земли чудовищно огромное количество энергии — 2,2 • Ю^>10 Дж. Столько энер- гии за то же время могли бы выработать 40 млн. электростанций, по миллиону киловатт каждая.

Это та энергия, которая переносит сотни миллиар- дов тонн воды по воздуху в облаках и орошает дождями всю поверхность Земли. Это та энергия, за счет которой дуют ветры, возникают бури, рожда- ются ураганы и штормы. А только один развившийся ураган выделяет энергию, эквивалентную энергии 30 тыс. атомных бомб.

Почему в море вода соленая? Это, пожалуй, од- но из самых важных следствий одного из самых удивительных свойств воды. В ее молекуле центры положительных и отрицательных зарядов сильно смещены относительно друг друга. Поэтому вода обладает исключительно высоким, аномальным зна- чением диэлектрической проницаемости. Для воды е =80, а для воздуха и вакуума е =1. Это значит, что два любых разноименных заряда в воде взаимно притягиваются друг к другу с силой в 80 раз меньшей, чем в воздухе, по закону Ку- лона:

64

И

Но все же межмолекулярные связи во всех телах, определяющие прочность тела, обусловлены взаимо- действием между положительными зарядами атом- ных ядер и отрицательными электронами. На по- верхности тела, погруженного в воду, силы, дейст- вующие между молекулами или атомами, ослабевают под влиянием воды почти в сотню раз. Если остав- шаяся прочность связи между молекулами становит- ся недостаточной, чтобы противостоять действию теплового движения, молекулы или атомы тела начинают отрываться от его поверхности и перехо- дят в воду. Тело начинает растворяться, распадаясь либо на отдельные молекулы, как сахар в стакане чаю, либо на заряженные частицы — ионы, как пова- ренная соль.