Ім'я файлу: Водяний лід. Фізичні властивості та види водяного льоду.doc
Розширення: doc
Розмір: 494кб.
Дата: 24.08.2023
скачати
Пов'язані файли:
468644.docx


Те, що знаходиться агрегатному стані, якому властиво мати газоподібну або рідку форму за кімнатної температури. Властивості льоду почали вивчати сотні років тому. Близько двохсот років тому вчені виявили, що вода - не просте з'єднання, а складне хімічний елемент, Що складається з кисню та водню. Після відкриття формула води стала мати вигляд Н2О.

Будова льоду

Н 2О Про складається з двох атомів водню та одного атома кисню. У спокійному стані водень знаходиться на вершинах атома кисню. Іони кисню та водню повинні займати вершини рівнобедреного трикутника: кисень розташовується на вершині прямого кута. Така будова води називається диполем.

Лід складається на 11.2% відсотка з водню, а решта – це кисень. Властивості льоду залежать від його хімічної будови. Іноді у ньому присутні газоподібні чи механічні утворення - домішки.

Лід зустрічається в природі у вигляді нечисленних кристалічних видів, які стійко зберігають свою будову при температурах від нуля і нижче, але за нулі і вище він починає плавитися.

Структура кристалів

Властивості льоду, снігу та пари абсолютно різні і залежать від У твердому стані Н 2 Про знаходиться в оточенні чотирьох молекул, розташованих у кутах тетраедра. Оскільки координаційна чисельність низька, то лід може мати ажурну структуру. Це відображається на властивостях льоду та його густини.



Форми льоду

Лід відноситься до поширених у природі речовин. На Землі є такі його різновиди:

  • річковий;

  • озерний;

  • морський;

  • фірмовий;

  • глетчерний;

  • ґрунтовий.

Є лід, що безпосередньо утворюється сублімаційним шляхом, тобто. від пароподібного стану. Такий вид набуває скелетоподібної форми (ми їх називаємо сніжинки) та агрегатів дендритного та скелетного росту (смород, іній).

Однією з найпоширеніших форм є сталактити, тобто бурульки. Вони ростуть по всьому світу: на Землі, в печерах. Цей вид льоду утворюється шляхом стікання крапель води за різниці температур близько нуля градусів в осінньо-весняний період.

Утворення у вигляді крижаних смуг, що з'являються по краях водойм, на межі води та повітря, а також по краю калюж, називаються крижаними забережами.

Лід може утворюватися в пористих ґрунтах у вигляді волокнистих прожилок.

Властивості льоду

Речовина може бути в різних станах. Виходячи з цього виникає питання: а яка властивість льоду проявляється в тому чи іншому стані?

Вчені виділяють фізичні та механічні властивості. Кожна з них має свої особливості.



Фізичні властивості

До фізичних властивостей льоду відносять:

  1. Густина. У фізиці неоднорідне середовище представлено межею відношення маси речовини самого середовища до обсягу, в якому воно укладено. Щільність води, як та інших речовин, є функцією температур та тиску. Зазвичай у розрахунках використовують постійну щільність води, що дорівнює 1000 кг/м 3 . Точніший показник щільності враховується лише тоді, коли необхідно дуже точно провести розрахунки зважаючи на важливість одержуваного результату різниці щільностей.
    При проведенні розрахунків щільності льоду враховується, яка вода стала льодом: як відомо, щільність солоної води вища, ніж дистильована.

  2. Температура води. Зазвичай відбувається за нормальної температури нуль градусів. Процеси замерзання відбуваються стрибками із теплоти. Зворотний процес (танення) відбувається при поглинанні тієї ж кількості тепла, яка була виділена, але без стрибків, а поступово.
    У природі зустрічаються умови, за яких відбувається переохолодження води, але вона не замерзає. Деякі річки зберігають рідкий стан води навіть за температури -2 градуси.

  3. кількість теплоти, що поглинається під час нагрівання тіла на кожний градус. Є питома теплоємність, яка характеризується кількістю теплоти, яка потрібна нагріву кілограма дистильованої води однією градус.

  4. стисливість. Ще одна фізична властивість снігу та льоду – стисливість, що впливає на зменшення обсягу під впливом підвищеного зовнішнього тиску. Зворотний розмір називається пружністю.

  5. Міцність льоду.

  6. Колір льоду. Ця властивість залежить від поглинання світла та розсіювання променів, а також від кількості домішок у замерзлій воді. Річковий та озерний лід без сторонніх домішок видно у ніжно-блакитному світлі. Морський лід може бути зовсім іншим: блакитним, зеленим, синім, білим, коричневим, мати сталевий відтінок. Іноді можна побачити чорну кригу. Такий колір він набуває через велику кількість мінералів та різних органічних домішок.



Механічні властивості льоду

Механічні властивості льоду та води визначаються опором впливу зовнішньогосередовища стосовно одиниці площі. Механічні властивості залежать від структури, солоності, температури та пористості.

Лід - це пружне, в'язке, пластичне утворення, але бувають умови, за яких він стає твердим і дуже тендітним.

Морський лід і прісноводний різняться: перший набагато пластичніший і менш міцний.



При проходженні кораблів обов'язково враховуються механічні властивості льоду. Також це важливо при використанні крижаних доріг, переправ та не тільки.

Вода, сніг і лід мають схожі властивості, які визначають характеристики речовини. Але в той же час на ці показання впливають і багато інших факторів: температура навколишнього середовища, домішки у твердій речовині, а також вихідний склад рідини. Лід - це одна з найцікавіших речовин на Землі.

Лід- мінерал з хімічною формулою H2O, є водою в кристалічному стані.

Хімічний склад льоду:Н – 11,2%, О – 88,8%. Іноді лід містить газоподібні та тверді механічні домішки. У природі лід представлений головним чином однією з декількох кристалічних модифікацій, стійкою в інтервалі температур від 0 до 80°C, що має точку плавлення 0°С.

Кристалічна структура льодусхожа на структуру алмазу: кожна молекула Н20 оточена чотирма найближчими до неї молекулами, що знаходяться на однакових відстанях від неї, рівних 2,76А і розміщених у вершинах правильного тетраедра. У зв'язку з низьким координаційним числом структура льоду є ажурною, що впливає його щільність (0,917).

Властивості льоду:Лід безбарвний. У великих скупченнях він набуває синюватого відтінку. Блиск скляний. Прозорий. Спайності не має. Твердість 1,5. Крихкий. Оптично позитивний показник заломлення дуже низький (n = 1,310, nm = 1,309).

Форми знаходження льоду:У природі лід – дуже поширений мінерал. У земній корі існує кілька різновидів льоду: річковий, озерний, морський, ґрунтовий, фірновий та глетчерний. Найчастіше він утворює агрегатні скупчення дрібнокристалічних зерен. Відомі також кристалічні утворення льоду, що виникають сублімаційним шляхом, тобто безпосередньо з пароподібного стану. У цих випадках лід має вигляд скелетних кристалів (сніжинки) та агрегатів скелетного та дендритного росту (печерний лід, паморозь, іній та візерунки на склі). Великі добре ограновані кристали зустрічаються, але дуже рідко.
Крижані сталактити, звані у просторіччя "бурульки", знайомі кожному. При перепадах температур близько 0° в осінньо-зимові сезони вони ростуть повсюдно на поверхні Землі при повільному замерзанні (кристалізації) води, що стікає і крапає. Вони звичайні також у крижаних печерах.
Крижані забереги являють собою смуги крижаного покриву з льоду, що кристалізується на кордоні вода-повітря вздовж країв водойм і краї калюж, що оздоблюють, береги річок, озер, ставків, водосховищ, і тп. при незамерзаючій решті водного простору. При їх повному зростанні на поверхні водоймища утворюється суцільний крижаний покрив.
Лід утворює також паралельно-шісткуваті агрегати у вигляді волокнистих прожилок у пористих ґрунтах, а на їх поверхні - крижані антоліти.



Різноманітність льоду:

I. Атмосферний лід:сніг, іній, град.

Атмосферний лід- крижані частинки, зважені в атмосфері або випадають на земну поверхню (тверді опади), а також крижані кристали або аморфний наліт, що утворюється на земній поверхні, поверхні наземних предметів і на летельних апаратах у повітрі.
Сніг- Тверді опади, що випадають у вигляді сніжинок. Сніг випадає з багатьох видів хмар, особливо із шарувато-дощових (снігопад). Сніг - типовий зимовий вид опадів, що утворює сніжний покрив.
Іней- тонкий нерівномірний шар крижаних кристалів, що утворюється на ґрунті, траві та наземних предметах з водяної пари атмосфери при охолодженні земної поверхні до негативних температур, нижчих за температуру повітря.
Град- Атмосферні опади у вигляді частинок льоду круглої або неправильної форми (градин) розміром 5-55 мм. Град випадає в теплу пору року з потужних купо-дощових хмар, сильно розвинених вгору, зазвичай при зливах та грозах.

І І. Водний лід (крижаний покрив) , що утворюється на поверхні води та в масі води на різній глибині: внутрішньоводний, донний лід.

Крижаний покрив- суцільний лід, що утворюється в холодну пору року на поверхні океанів, морів, річок, озер, штучних водойм, а також приносить із сусідніх районів. У високоширотних областях існує цілий рік.
Внутрішньоводний лід- скупчення первинних крижаних кристалів, що утворюються в товщі води та на дні водного об'єкта.
Донний лід- лід, що відкладається на дні водойми або зважений у воді. Донний лід спостерігається на дні річок, морів та невеликих озер, на занурених у воду предметах та у дрібних місцях. Донний лід утворюється при кристалізації переохолодженої води, має пухку пористу структуру.

І ІІ. Підземний лід.

Підземні льоди - льоди, що у верхніх шарах земної кори. Підземні льоди зустрічаються у областях поширення багаторічномерзлих порід. За часом освіти розрізняють сучасний та викопний підземний лід, за походженням:
а). первинний лід, що виникає у процесі промерзання пухких відкладень;
б). вторинний лід- продукт кристалізації води та водяної пари (а) у тріщинах (жильний лід), (б) у порах і порожнечах (печерний лід), (в) похований лід, що формується на земній поверхні, а потім перекритий осадовими породами.

IV. Льодовиковий лід.

Льодовиковий лід- монолітна крижана порода, що становить льодовик. Льодовиковий лід утворюється в основному зі скупчення снігу внаслідок його ущільнення та перетворення.

А також:

Голковий лід- крига, що утворюється при спокійній воді на поверхні річки. Голковий лід має вигляд призматичних кристалів з осями, розташованими в горизонтальному напрямку, що надає льоду шаруватої будови.
Сіро-білий лід- молодий лід завтовшки 15-30 см. Зазвичай при стисканні сіро-білий лід торохається.
Сірий лід- молодий лід завтовшки 10-15 см. Зазвичай при стисненнях сірий лід нашаровується.
Поверхневий лід- Кристалічний лід, що виникає на поверхні вод.
Сало- Поверхневі первинні крижані утворення, що складаються з голкоподібних і пластинчастих кристалів у вигляді плям або суцільного тонкого шару сірого кольору.
Забережи- смуги льоду, що облямовують береги водотоків, озер і водосховищ, при решті, що незамерзає, водного простору.

ВИРОБНИЦТВО ЛЬОДУ

Для виробництва штучного льоду використовуються льодогенератори (технологічна холодильна установка).

Машини для льоду діляться на два типи за способом виробництва льоду:

Барабан (пластівцевий лід);

Гвинт (гранульований/колотий лід).

П ринцип роботи льодогенератора
Барабанний льодогенератор

Коли льодогенератор працює, насос подає воду в колектор.

Проходячи через форсунки, вода розпорошується на зовнішню сторону обертового барабана, який охолоджується холодоагентом, що випаровується в сорочці.

При цьому на зовнішній поверхні барабана утворюється тонкий шар льоду, який потім зрізається ножем. Зайва вода збирається у ванні і переробляється.

Отриманий переохолоджений лід викидається назовні (в бункер) через вихідне вікно.




Гвинтовий льодогенератор
Під час роботи льодогенератора вода самопливом надходить у внутрішню частину циліндра випарника.

При цьому на внутрішній стінці циліндра утворюється лід, який охолоджується холодоагентом, що випаровується в змійовику.

Замерзлий на стінці циліндра лід зішкрібається шнеком, що приводиться в рух електродвигуном, і переноситься у верхню частину циліндра, де пресується, повторно заморожується, колеться і викидається (в бункер) через вихідне вікно.

Лід застосовують:

- на підприємствах торгівлі та громадського харчування для організації прилавків і вітрин з рибою і делікатесними продуктами, для оформлення фуршету або салат-бару;

- для виробництва льодових страв;

- в хлібопекарській промисловості для охолодження тесту;

- на м'ясокомбінатах для запобігання нагрівання фаршу в процесі різання;

- на рибовиробничих і переробних потужностях з охолодження риби і морепродуктів з моменту вилову до реалізації;

- в хімічній і фармацевтичній промисловості для технологічного охолодження;

- в сільському господарстві для попереднього охолодження фруктів і овочів;

- в будівельній галузі для охолодження бетону;

- створювати крижані скульптури, крижані фігури і різні декоративні вироби з льоду, використовувані для прикраси святкових і урочистих заходів;

- отримання крижаної води для різних цілей.
Штучно вироблений лід ділиться на зернистий (колотий) і пластівчастий.

Пластівчастий лід:

сухі, переохолоджені з товщиною окалини 1 ... 2 мм і температурою -6...-12 °C; дозволяє дати швидкий і інтенсивний ефект заморожування за рахунок низької температури льоду;має велику площу зіткнення з охолоджуваним продуктом;

можливість транспортування пневмотранспортом; Має тенденцію склеювати пластівці при тривалому зберіганні в середовищі з великими припливами тепла (неізольований накопичувальний бункер або відкрита вітрина); переохолоджений лід має гострі краї.
Зернистий (колотий) лід:

температура льоду -0,5 ° С. Цей температурний показник є оптимальним для процесу теплообміну. Лід із заданою температурою виділяє значну силу холоду, тобто має найбільш ефективну охолоджуючу здатність; Ідеальна температура для фрез. Він твердий, але не жорстокий, і тим самим економить різці ножів;

нерівна і кристалічна поверхня забезпечує інтенсивне охолодження;

відсутність гострих країв, не ріже продукт при заливці льодом, розкладеному на поверхні льоду.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас