Введення
Вода відіграє важливу роль у функціонуванні багатьох фізико-хімічних і біологічних процесів на Землі. Однак, незважаючи на численні як експериментальні, так і теоретичні дослідження, багато структурних і динамічні властивості, а також природа аномального поведінки параметрів і характеристик води залишаються не з'ясованими до цих пір.
Серед незвичайних властивостей води важко обійти увагою її виключно високе поверхневе натягнення 0,073 Н / м (при 20 ° С). З усіх рідин більш високе поверхневе натягнення має тільки ртуть. Воно в тому, що вода постійно прагне стягнути, скоротити свою поверхню, хоча вона завжди приймає форму місткості, в якій знаходиться в даний момент. Вода лише здається безформною, розтікаючись по будь-якій поверхні. Сила поверхневого натягнення примушує молекули її зовнішнього шару зчіплятись, створюючи пружну зовнішню плівку. Властивості плівки також визначаються замкнутими і розімкнутими водневими зв'язками, асоцоатами різної структури і різного ступеня впорядкованості. Завдяки плівці деякі предмети, будучи важчим воду, не занурюються у воду (наприклад, обережно встановлена ??навзнаки сталева голка). Багато комах (водоміри, ногохвостки тощо) не тільки пересуваються по поверхні води, але злітають з неї і сідають, як на тверду опору. Більше того, живі істоти пристосувалися використовувати навіть внутрішню сторону водної поверхні. Личинки комарів повисають на ній за допомогою не змочуваних щетинок, а маленькі равлики - прудовікі і котушки - повзають по ній у пошуках здобичі.
Висока поверхневий натяг дозволяє воді приймати кулясту форму при вільному падінні або в стані невагомості: така геометрична форма має мінімальну для даного об'єму поверхню. Струмінь хімічно чистої води перетином 1см2 по міцності на розрив не поступається, стали того ж перетину. Водний струмінь як би цементує сила поверхневого натягу. Поведінка води в капілярах підкоряється і більш складним фізичним закономірностям. Сент - Дьердьи відзначав, що в вузьких капілярах виникають структурно впорядковані шари води поблизу твердої поверхні. Структуризація розповсюджується в глибінь рідкої фази на товщину шару порядка десятків і сотень молекул (раніше припускали, що впорядкованість обмежується лише мономолекулярним шаром води, що прилягає до поверхні). Особливості структуризації води в капілярних системах дозволяють з певною підставою говорити про капілярне стан води. У природних умовах цей стан можна спостерігати у так званої парової води. У вигляді найтоншої плівки вона вистилає поверхню порожнин, пір, тріщин порід і мінералів земної кори. Розвинені міжмолекулярні контакти з поверхнею твердих тіл, особливості структурної впорядкованості, ймовірно, і є причиною того, що парова вода замерзає при більш низькій температурі, ніж звичайна - вільна - вода. Дослідження показали, що при замерзанні зв'язаної води виявляються не тільки зміни її властивостей, - іншими стають і властивості тих гірських порід, з якими вона безпосередньо стикається.
Мета і завдання випускної кваліфікаційної роботи
Мета:
· Дослідження поверхневих властивостей води за допомогою методів моделювання.
Завдання:
· Розробка алгоритмів моделювання молекулярної динаміки води і виконання відповідних чисельних експериментів;
