початку нагадує замкнутий контур, в якому В«б'єтьсяВ» стояча хвиля. Потім воно розширюється, в ньому виникають потовщення, що розвиваються у вторинні вихрові колечка. Процес повторюється, число колечок зростає. І крапля перетворюється в складну систему вихрових потоків. При цьому утворюються самі різні геометричні форми. Різні форми вода утворює не тільки при своєму падінні у воду. Вона, як відомо, і В«камінь точитьВ», деформуючи своїм потоком грунт і створюючи собі русло яке, заглиблюючись, поступово змінює форму дна від вузького конусоподібного (угорі) до майже плоского (внизу), плавно переходячи через багато інші форми.
В«Зрозуміти природу цих аномалій більш ніж важливо, - говорить стенфордський фізик Андерс Нільсон, під керівництвом якого недавно завершилося ще одне цікаве дослідження, присвячене В«дивацтвВ» води, - адже вода - обов'язкова основа нашого власного існування: немає води - немає життя. Наша робота дозволяє пояснити ці аномалії на молекулярному рівні, при температурах, відповідних для життя В». br/>
5. Фазові перетворення і діаграма стану води
Діаграма стану (або фазова діаграма) є графічне зображення залежності між величинами, що характеризують стан системи, і фазовими перетвореннями в системі (перехід з твердого стану в рідкий, з рідкого в газоподібної і т. д.). Діаграми стану широко застосовуються в хімії. Для однокомпонентних систем звичайно використовуються діаграми стану, що показують залежність фазових перетворень від температури і тиску, вони називаються діаграмами стану в координатах Р --- Т
На малюнку 5 наведена в схематичне формі діаграма стану води. Будь-якій точці на діаграмі відповідають певні значення температури і тиску.
В
У рідкому стані - вода
Твердому - лід
газоподібному - Пар
Рис.5.1
Діаграма показує ті стани води, які термодинамічно стійкі при певних значеннях температури і тиску. Вона складається з трьох кривих, розмежовують всі можливі температури і тиск на три області, відповідають льоду, рідині і парі.
лід = пар (Крива ОА)
лід = рідина (крива ОВ)
рідина = пар (крива ОС)
О - точка замерзання води
Для води критична температура дорівнює 374 градусів за цельсієм. При нормальному тиску рідка і пароподібна фази води знаходяться між собою в рівновазі при 100 градусів за цельсієм, тому що при цьому тиск пари над рідиною порівнюється з зовнішнім тиском і вода закипає. Перетин трьох кривих відбувається у точці О - Потрійний точці, в якій всі три фази знаходяться між собою в рівновазі. p> Розглянемо кожну з кривих детальніше. Почнемо з кривою ОА, що відділяє область пари від області рідкого стану. Уявімо собі циліндр, з якого видалене повітря, після чого в нього введена деяка кількість чистою, вільною від розчинених речовин, у тому числі від газів, води; циліндр забезпечений поршнем, який закріплений в деякому положенні. Через деякий час частина води випарується, і над її поверхнею знаходитиметься насичена пара. Можна виміряти його тиск і переконатися в тому, що воно не змінюється з часом і не залежить від положення поршня. Якщо збільшити температуру всієї системи і знов зміряти тиск насиченої пари, то виявиться, що воно зросло. Повторюючи такі вимірювання при різних температурах, знайдемо залежність тиску насиченої водяної пари від температури. Крива ОА представ-ляє собою графік цієї залежності: точки кривої показують ті пари значень температури і тиску, при яких рідка вода і водяна пара знаходяться в рівновазі один з одним - співіснують. Крива ОА називається кривою рівноваги рідина - пара або кривої кипіння. У таблиці 5 наведені значення тиску насиченої водяної пари при декількох температурах.
Таблиця 5
Температура
Тиск насиченої пари
Температура
Тиск насиченої пари
кПа
мм рт. ст.
кПа
мм рт. ст.
0
0,61
4,6
50
12,3
92,5
10
1,23
9,2
60
19,9
149
20
...
