Водно физические: Водно-физические свойства почвы и факторы водного режима

Водно-физические свойства почвы и факторы водного режима

К водно-физическим свойствам почвы относят водопроницаемость, влагоемкость, водоподъемность и водоиспаряющую способность.

Свойство почвы быстро или медленно пропускать сквозь себя воду под влиянием силы тяжести называют водопроницаемостью. Она измеряется величиной столба жидкости, проникающей в почву в единицу времени. Почвы, обладающие низкой водопроницаемостью, теряют много воды вследствие усиления стока и испарения ее с поверхности в атмосферу. Застой воды приводит к вымоканию и выпреванию озимых, препятствует проникновению воздуха в почву, тем самым ослабляет жизнедеятельность полезных микроорганизмов и замедляет накопление для растений питательных веществ, особенно нитратов.

Водопроницаемость зависит от следующих условий: механического состава почвы, ее строения, органического вещества, структуры, характера подпахотного слоя и др.

Как известно, песчаные и супесчаные почвы пропускают значительно больше воды, чем суглинистые и глинистые. Это объясняется тем, что почвы тяжелого механического, состава содержат больше коллоидов и способны к набуханию.

На прохождение влаги в почву влияет также соотношение между капиллярной и некапиллярной скважностью. Почвы с повышенной капиллярностью обладают пониженной водопроницаемостью. При нарушении капиллярности водопроницаемость почв увеличивается. Повышенной водопроницаемостью отличаются структурные почвы.

Как влияет характер угодий на водопроницаемость, можно видеть из данных Н. А. Качинского (табл. 4).

Наименьшая водопроницаемость обнаружена на овсяном поле, где почвы были больше всего уплотнены. На ржаном поле она была повышена из-за многократной обработки почвы в пару.

В опытах В. Е. Егорова от применения органических удобрении и извести водопроницаемость в дерново-подзолистых почвах увеличивалась в несколько раз, и значительно повысился урожай сельскохозяйственных культур.

Водопроницаемость почв в основном обусловливается некапиллярной скважностью. В связи с большим диаметром некапиллярных промежутков вода не задерживается в верхнем слое, а устремляется вниз, насыщая почву вначале до полевой влагоемкости, а затем она проходит в нижележащие неувлажненные горизонты по трещинам, ходам землероев и отмерших корней растений.

Большое влияние на водопроницаемость оказывает и характер подпахотного слоя (табл. 5).

Водопроницаемость глинистых и суглинистых почв можно увеличить глубокой обработкой, введением севооборота, внесением органических удобрений и проведением других агротехнических мероприятий.

Способность почвы удерживать воду называют влагоемкостью почвы. Различают полную, капиллярную, полевую и молекулярную влагоемкости. Полной влагоемкостью называют такое состояние почвы, когда все поры ее насыщены водой.

Наибольшее количество влаги, удерживаемое менисковыми силами, называют капиллярной влагоемкостью. Эта влагоемкость характеризуется наличием влаги в капиллярных промежутках. Максимум ее, который длительно удерживается почвой после обильного увлажнения и свободного стекания воды, называют полевой влагоемкостью. Она главным образом зависит от механического состава почвы, содержания в ней органических веществ, структуры (табл. 6)..

Глинистые и суглинистые почвы более влагоемки, чем супесчаные и песчаные. Это связано в первую очередь с повышенным содержанием органических веществ и коллоидов. Суглинистые почвы, имеющие прочную структуру, более влагоемки, чем почвы бесструктурные.

Очень большой влагоемкостью отличаются торфяные почвы. Вода в них составляет 300—1500% веса абсолютно сухой торфяной массы.

Способность почвы поднимать влагу по капиллярам из нижних горизонтов, насыщенных водой, в верхние называют водоподъемной способностью. Высота поднятия и скорость передвижения влаги зависят в основном от механического состава почвы и диаметра капилляров. Чем крупнее механические элементы, тем меньше высота поднятия воды (табл. 7).

Эти данные показывают, что в первые полчаса быстрее поднималась вода у песчаной почвы, затем движение ее замедлилось, а усилилось у глинистой и перегнойной. За 21 час у глинистой почвы вода поднялась на высоту почти в 2 раза большую, чем у песчаной. У суглинистых она может подняться на 3—6 м.

На низинном среднеразложившемся торфе, указывают П. А. Турнас и Д. Г. Головко, за 40 дней вода поднялась на 15 см, а на переходном торфе (при той же степени разложения) — на 5 см. Еще меньшей водоподъемной способностью отличаются торфяники с низкой степенью разложения.

На высоту поднятия воды в почве влияет и диаметр пор. Так, при размере почвенных частиц 5—2 мм подъем воды составил 25 мм; 0,5—0,2 мм —246 мм; 0,05—0,02 мм —2000 мм.

Способность почвы отдавать влагу в атмосферу путем испарения называют водоиспаряющей способностью. Испарение влаги из почвы протекает непрерывно. Оно зависит от температуры и влажности воздуха, характера поверхности почвы, залегания грунтовых вод, рельефа местности и пр.

В условиях Белоруссии апреля по сентябрь с поверхности осушенного и освоенного болота испарение во влажные годы бывает на 30% больше, чем с той же поверхности неосушенного болота, в среднем во влажные годы разница составляет 10—15%, а в сухой год ее почти не бывает (В. Ф. Шебеко). Почвы с неровной и уплотненной поверхностью сильнее испаряют влагу по сравнению с почвами выровненными и рыхлыми.

Установлено, что почвы западных и восточных склонов испаряют влаги на 13—15%, а южных на 29% больше, чем северных. Сильное влияние оказывает также цвет почвы. Если по данным Митчерлиха испарение белой поверхности принять за 100%, то у желтой оно будет 107, коричневой—119, черной — 132%.

При отсутствии осадков и подпора грунтовых вод величина испарения ограничена количеством воды, находящейся в верхнем слое почвы. Если грунтовые воды залегают на небольшой глубине и есть условия их капиллярного поднятия, то испарение влаги из почвы усиливается.

Заметное влияние на испарение влаги из почвы оказывает рельеф местности. На повышенных местах, вследствие усиленной циркуляции воздушных масс, происходит более интенсивное испарение, чем в пониженных.

К агротехническим мероприятиям, которые уменьшают испарение влаги из почвы, относятся: рыхление уплотненного верхнего слоя почвы, прикатывание сильно рыхлых и торфяных почв, мульчирование.

Глава 4. Водно-физические свойства почвы.

4.1. Водно-физические
свойства почв, их значение и связь с
другими показателями почвы.

К общим физическим
свойствам почвы относятся плотность
твердой фазы почвы, объемная масса,
скважность.

Плотность
твердой фазы почвы (удельный вес) – это
отношение массы твердой фазы сухой
почвы к массе равного объема воды при
температуре равной 4⁰С.
Измеряется в г/см³. Определяется
пикнометрическим способом. У разных
горизонтов почвы она колеблется от 1,4
(торф) до 2,7 г/см³ (минеральные грунты).
Плотность твердой фазы почвы зависит
от минералов, слагающих почву, от
содержания в ней гумуса и органических
компонентов, у которых она содержит
1,4-1,8 г/см³.

Объемная
масса почвы (плотность сложения, объемный
вес) – это масса единицы объема сухой
почвы, взятой в ее естественно не
нарушенном состоянии и высушенной до
постоянного веса при 105° С. Измеряется
в г/см³. Колеблется от 0,15 до 0,4 г/см³ у
торфа и от 0,8 до 1,8 г/см³ у минеральных
грунтов, всегда меньше чем показатель
плотности твердой фазы почвы, так как
масса почвы учитывается с порами.
Объемная масса зависит от механического
состава почвы, от содержания в ней
органического вещества, от структуры,
от обработки почвы. Почва, которая
приобретает постоянную плотность, не
изменяющуюся во времени называют
равновесной. Оптимальная объёмная масса
–это масса при которой получаем
максимальный урожай (на глинистых почвах
1 — 1. 2 г/см³ ,на песчаных и супесчаных 1,2
– 1,3 г/см³).

Общая
пористость (скважность) – это совокупность
всех пор и пустот. Почва является пористым
телом, всегда содержит некоторое
количество пор и пустот, которые могут
быть заняты водой и воздухом. Зависит
от типа почв (у торфяных 80 — 90%, в минеральных
грунтах 25% и ниже), от механического
состава и от структурности почв. Чем
почва более структурная тем больше
пористость. Большое значение имеет
размер пор (в песчаных они крупнее чем
в глинистых). В зависимости от размера
пор различают капиллярную и некапиллярную
пористость. Капиллярная пористость —
объём мелких пор(капилляров), в них
задерживается вода менисковыми силами.
Некапиллярная пористость – объем
крупных пор в промежутках между
агрегатами, они заняты воздухом, вода
в них стекает под действием сил гравитации.
Лучшим соотношением капиллярной и
некапиллярной пористостей считается
1:1 или на долю капиллярной пористости
должно приходиться 55-65% от общей
пористости.

Пористость
аэрации – суммарный объем пор и пустот,
занятых воздухом. Выражается в процентах
от общего объема почвы. Снижение
пористости аэрации ухудшает рост
растений, в минеральных почвах при
пористости аэрации 15% затрудняется
снабжение почвы ,а
при 8% прекращается рост и начинается
отмирание корней, а в почве начинается
оглеение, в торфяных почвах критическим
значением является пористость 30-40%.

К
водным свойствам почвы относятся:
водоудерживающая способность,
водопроницаемость почвы и водоподъёмная
способность.

Водоудерживающая
способность — свойство почвы удерживать
в своей толще воду под действием
сорбционных или капиллярных сил,
характеризуется влагоемкостью –
максимальным количеством воды,
удерживаемым в почве теми или иными
силами. Различают пять видов влагоемкости:

• Полная
  (максимальная) влагоемкость (ПВ) или
  вместимость почвы – это количество
  влаги, удерживаемое почвой при ее полном
  насыщении, когда все поры заняты водой.
  На участках с полным насыщением
  влагоемкости воздух сохраняется в виде
  защемленного в комочках почвы. Оптимальная
  влажность для растений составляет 50 —
  60% от полной влагоемкости.

• Полевая
  влагоемкость почвы (предельная полевая
  влагоемкость – ППВ) или наименьшая
  влагоемкость (НВ) или общая влагоемкость
  (ОВ) – максимальное количество капиллярно
  подвешенной влаги, которая остается в
  почве после стекания гравитационной
  влаги, при условии отсутствия подпора
  от грунтовых вод. Полевая влагоемкость
  показывает запас продуктивной влаги,
  доступной для растений, зависит от
  механического состава (НВ в песчаных
  и супесчаных почвах 5 – 20%, в глинистых
  и суглинистых 25 – 40%)), от содержания
  гумуса (чем больше гумуса тем больше
  НВ), структуры и других факторов.
  Оптимальная влажность почвы для растений
  соответствует 70 – 100%. Разность между
  величиной НВ и фактической влажностью
  почвы называется дефицитом влаги в
  почве. При высыхании почвы сплошное
  заполнение капилляров водой прерывается,
  снижается доступность ее растениям,
  такое состояние называют влажностью
  разрыва капилляров (ВРК), которая
  характеризует нижний предел оптимальной
  влажности почвы и составляет примерно
  50 -70 % от НВ.

• Капиллярная
  влагоемкость – максимальное количество
  воды, которое может удержать почва при
  насыщении ее снизу от грунтовых вод.
  Зависит от уровня грунтовых вод,
  механического состава почвы, ее
  структурности и скважности.

• Максимальная
  молекулярная влагоемкость (ММВ) – это
  наибольшее количество рыхлосвязанной
  (пленочной) влаги в почве. Зависит в
  основном от механического состава –
  чем больше илистых частиц тем она
  больше. В песчаных и супесчаных почвах
  она достигает 10%, а в глинистых и
  суглинистых примерно 30%. При влажности
  близкой к ММВ растения начинают устойчиво
  завядать, поэтому такую влагоемкость
  называют влажностью устойчивого
  завядания (ВЗ) или мертвым запасом
  влаги. Устойчивым завяданием называется
  такое состояние растений, когда они не
  могут восстановить жизнедеятельность
  при помещении в среду, насыщенную парами
  воды. ВЗ равна 1,34
  (1,5) мг.

• Максимальная
  адсорбционная влагоемкость (МАВ) –
  максимальное количество прочносвязанной
  воды, которая удерживается почвой на
  поверхности частиц адсорбционными
  силами.

Водопроницаемость
почвы – способность почвы впитывать и
пропускать через себя воду. Измеряется
объемом воды, протекающим через единицу
площади (см²) в единицу времени (час).
Процесс водопроницаемости делят на две
стадии – впитывание и фильтрация.
Впитывание – поглощение воды почвой,
заполнение почв и пустот. Фильтрация
(просачивание) – передвижение воды в
почве под действием сил тяжести. Зависит
от механического состава, структуры,
складности. Наилучшая проницаемость
100 – 500 мм/ч (по Качинскому при напоре
воды 5 см и температуре равной 10˚ С) .

Водоподъёмная
способность – свойство почвы обеспечивать
восходящее передвижение влаги под
воздействием капиллярных сил. Наиболее
интенсивный подъём происходит при
диаметре пор 0,1 – 0,003 мм. Высота подъёма
зависит от механического состава,
структуры, пористости. В песчаных почвах
она составляет 0,5 – 0,8 м и поднимается
быстро. В глинистых – 3 — 6 м, поднимается
медленно. 3

m
– навеска воздушной почвы, г;

А – масса
пиктометра с водой

С – масса
пиктометра с водой и почвой, г;

Kb
– коэффициент пересчета на абсолютно
– сухую навеску

График 4.1.:Изменение
плотности твердой фазы почвы

Из
графика 4.1. видно, что плотность твёрдой
фазы увеличивается с глубиной. Наибольшую
плотность твёрдой фазы имеет горизонт
(ВС) Наименьшее значение плотность
твёрдой фазы достигает в минеральных
горизонтах (С),

которые содержат наименьшее количество
гумуса, и больше всего минеральных
веществ.

Объемная
масса почвы
зависит от минералогического и
механического состава, структуры почвы
и от степени гумусированности. Она
определяется при помощи стального бура.
Объемная масса вычисляется по формуле:

ОМ=
m/V

График 4. 2.: Изменение
объемная масса почвы

По
графику 4.2. можно оценить объемную массу.
Из рисунка 4.2 видно, что
наименьшая объемная масса находится в
горизонте а₀,
т.к.
это верхний органический
горизонт, имеющий рыхлое строение. В
этом горизонте много опада, в связи с
этим большая пористость. В нижележащих
горизонтах объемная
масса
увеличивается,
это связано с более тяжелым механическим
составом, т.е. с увеличением содержания
физической глины в этих горизонтах.
Оптимальные
значения объемной массы для большинства
сельскохозяйственных культур 1,1 — 1,2
г/см³
на суглинистых и 1,2 — 1,3 г/см³
на песчаных почвах. При плотности
сложения > 1,25 г/см³
требуется внесение торфа.

Общая пористость
и пористость аэрация.

Пористость
зависит от механического состава,
структурности, деятельности почвенной
фауны, содержания органического вещества,
в пахотных горизонтах — от частоты и
приемов обработки почв. Общая пористость
вычисляется по формуле: Р = 100 · (1 — ОМ/
ρ),
где ρ – плотность твердой фазы почвы.

Рис.4.2.3. Изменение
общей пористости.

Пористость
в почвенном профиле уменьшается при
переходе от верхних горизонтов к нижним.
Пористость в горизонте А₀
(31,9%). Далее общая пористость по профилю
уменьшается сверху вниз. Общая пористость
в горизонте А₂
равна 50 % — пористость удовлетворительная
для пахотного слоя. Значение пористости
в горизонте В_Fe
составляет 54 %, в горизонте В₂
составляет 42%, в горизонте ВС составляет
54,4%, в горизонте С составляет 41% — эти
значения считаются неудовлетворительными.

Содержание
и запас продуктивной влаги. При вычислении
запасов продуктивной влаги следует
подставлять в формулу средневзвешенные
значения объемной массы почвы и
содержания доступной влаги для слоя
100 см. Их рассчитывают по формулам:

ОМ_ср
= ОМ₁
* Н₁
+ ОМ₂ *
Н₂
+ …. + ОМ_n
* H_n
(г/см³)
=

100
_(см)

=
0,2*6
+0,81*37+1,85*29+1,71*28 (г/см³)
= 1,26(г/см³)

100

W_дост
= ОМ₁
· Н₁ ·
W₁
+ ОМ₂ ·
Н₂ ·
W₂
+ ….+
ОМ_n
· H_n
·
W_n
(%) =

ОМ₁
· Н₁
+ ОМ₂ ·
Н₂ +
….+ ОМ_n
· H_n

=0,2*6*133,99+0,81*37*43,12+1,85*29*9,3+1,71*28*10,42
=12,43%

0,2*6
+0,81*37+1,85*29+1,71*28

Физические и химические свойства воды

Биохимия

• 13 сентября 2022 г.
• Сообщение от

  Кеннеди Брем

02

августа

Основные понятия

В этом уроке о свойствах воды вы узнаете о физических и химических свойствах воды. Вы также узнаете о структуре молекулы воды.

Темы, освещенные в других статьях

Полярность воды

Электроотрицательность

Растворитель против растворителя. Растворенное вещество

Удельная теплоемкость

Плотность

Словарь

Плотность- Масса на единицу объема

Удельная теплоемкость- Количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 кг материала 90 2 90 3 C 90 1 Теплота 1 0 of Vaporization- Количество энергии, необходимое для превращения некоторого количества жидкости в газ

Полярная молекула- Молекула с частично отрицательно заряженным концом и частично положительно заряженным концом

Электроотрицательность- Склонность атома притягивать общие электроны в химической связи h30) является «универсальным растворителем» и самой распространенной поверхностью на Земле. Это также единственное обычное вещество, существующее в твердом, жидком и газообразном состояниях. Молекулы воды образуют водородные связи и чрезвычайно полярны. Пять основных свойств воды — это ее высокая полярность, высокая удельная теплоемкость, высокая теплота парообразования, низкая плотность в твердом состоянии и притяжение к другим полярным молекулам.

Полярность и структура

Один атом кислорода и два атома водорода составляют молекулу воды. Он имеет изогнутую молекулярную геометрию с кислородом, имеющим две неподеленные пары электронов. Разница в электроотрицательности между кислородом и водородом приводит к тому, что кислород имеет частичный отрицательный заряд, а водород — частичный положительный заряд. Эта разница в заряде вызывает полярность. Частичный положительный заряд водорода одной молекулы воды притягивает частичный отрицательный заряд кислорода другой молекулы воды. Это притяжение называется водородной связью.

Водородная связь слабее, чем ковалентная связь между кислородом и водородом одной и той же молекулы, но обуславливает многие уникальные свойства воды. Например, для разрыва водородных связей требуется больше энергии, поэтому вода имеет более высокую температуру плавления и кипения.

Универсальный растворитель

Вода — растворитель жизни. Гидрофильные вещества – это те, которые растворяются в воде, тогда как гидрофобные вещества плохо смешиваются с водой. Вещества могут растворяться в воде, если они могут соответствовать или преодолевать водородные связи между молекулами воды. Если они не могут, вещество образует осадок. Кислоты, спирты и соли хорошо растворимы в воде, а жиры и масла гидрофобны.

Растворенное в воде ионное вещество отделяется. Например, NaCl распадается на катионы Na+ и анионы Cl-, окруженные молекулами воды. Вода амфотерна, то есть может действовать как кислота или основание в зависимости от раствора. Он может образовывать ионы H+ и OH-.

Удельная теплоемкость

Вода имеет высокую удельную теплоемкость 4184 Дж/(кг x К) при 20°C и высокую теплоту парообразования из-за водородных связей. Это позволяет водоемам иметь минимальные колебания температуры для регулирования климата.

Высокая температура испарения воды позволяет людям использовать пот для охлаждения. Пот в основном состоит из воды. Он поглощает избыточное тепло тела, когда оно испаряется. Этот процесс известен как испарительное охлаждение.

Плотность

Плотность воды составляет 1 грамм на кубический сантиметр. Это используется для определения грамма. Вместо того, чтобы подвергаться тепловому расширению, плотность увеличивается с температурой до пика 3,98 ° C, а затем уменьшается. Отрицательное тепловое расширение — это увеличение плотности между 32 и 390,16 F. В результате лед менее плотный, чем вода, которая имеет уменьшение плотности примерно на 10%. Вот почему водоемы могут иметь слой льда на поверхности, но содержать жидкость под ним. Это позволяет рыбам и морским обитателям выживать подо льдом. Высокая удельная теплоемкость поддерживает относительно стабильную температуру воды в течение зимы, что позволяет морской флоре и фауне выжить.

Содержание соли снижает температуру замерзания океана почти на 2°C. Лед по-прежнему плавает в океане, но лед практически не содержит солей, а его плотность аналогична плотности льда в пресноводных водоемах. Соль увеличивает соленость и плотность оставшейся воды, которая опускается за счет конвекции. Этот процесс называется отказом от рассола.

Сжимаемость

Сжимаемость является результатом давления и температуры. Сжимаемость воды настолько мала, что ее часто считают несжимаемой. Низкая сжимаемость позволяет воде в глубоких океанах с высоким давлением уменьшаться в объеме всего на 1,8%.

Электропроводность

Чистая вода является хорошим изолятором, но деионизированная вода никогда не бывает полностью свободной от ионов. Вода в жидком состоянии подвергается процессу, называемому автоионизацией. Это означает, что две молекулы воды могут образовать один анион гидроксида (OH-) и один катион гидроксония (H ₃ 0+).

Когезия и адгезия

Водородные связи между молекулами воды постоянно разрываются и восстанавливаются с другими молекулами воды. Когезия – это способность молекул воды слипаться. Полярность воды также придает воде высокую адгезию: способность прилипать к другим поверхностям. Силы сцепления сильнее, чем силы сцепления.

Благодаря сильному когезии и адгезии вода проявляет капиллярное действие. Капиллярное действие — это процесс течения жидкости через узкое пространство без и часто против силы тяжести. Вода прилипает к стенкам корней растений и поднимается в растение. Пористые материалы, такие как вода, также проявляют капиллярное действие. Деревья могут переносить воду за счет капиллярного действия на расстояние более 100 метров.

Поверхностное натяжение

Водородная связь также приводит к тому, что вода имеет высокое поверхностное натяжение 71,99 мН/м при 25. Поверхностное натяжение достаточно велико, чтобы насекомые могли ходить по воде. Поверхностное натяжение является результатом когезионных свойств воды. Капли воды и вода, поднимающаяся над краем стакана, показывают высокое поверхностное натяжение воды. Подробнее о свойствах воды читайте здесь.

8(a) Физические свойства воды

Мы живем на планете, где преобладают
воды. Покрыто более 70% поверхности Земли.
с этой простой молекулой. По оценкам ученых, гидросфера содержит около
1,36 миллиарда кубических километров этого вещества в основном
в виде жидкости (воды), занимающей топографические
депрессии на Земле. Вторая по распространенности форма
молекулы воды на нашей планете составляет лед.
Если бы весь лед на нашей планете растаял, уровень моря
подняться примерно на 70 метров.

Вода также необходима для жизни. Вода
является основным компонентом почти всех форм жизни. Большинство
животные и растения содержат более 60% воды по объему.
Без воды жизнь, вероятно, никогда бы не развилась
на нашей планете.

Вода имеет очень простую атомную структуру.
Эта структура состоит из двух атомов водорода, связанных
на один атом кислорода ( рис. 8a-1 ).
Природа атомного строения воды обуславливает ее
молекулы обладают уникальными электрохимическими свойствами.
Водородная сторона молекулы воды имеет небольшое
положительный заряд (см. рис.
8а-1 ). На
на другой стороне молекулы существует отрицательный заряд.
Эта молекулярная полярность делает воду мощным
растворителя и отвечает за его прочную поверхность
натяжение (для получения дополнительной информации об этих двух свойствах
см. обсуждение ниже).

Рисунок 8а-1 : Атомная структура воды (или диводорода монооксид) молекула состоит из двух водородных ( Н ) атомы присоединены к одному кислороду ( O ) атом. Уникальный способ, которым атомы водорода присоединяются к атому кислорода, вызывают одну сторону молекула имеет отрицательный заряд и область в противоположном направлении, чтобы иметь положительное заряд. Результирующая полярность заряда вызывает молекулы воды притягиваются друг к другу образуя прочные молекулярные связи.

Когда молекула воды образует физическую фазу
изменить его молекулы располагаются в
совершенно разные узоры ( Рисунок 8a-2 ).
Молекулярное расположение, принятое льдом (твердая
форма молекулы воды) приводит к увеличению
в объеме и снижение плотности.
Расширение молекулы воды при замерзании позволяет
лед, чтобы плавать поверх жидкой воды.

Рисунок 8а-2 : Три приведенные выше диаграммы иллюстрируют различные схемы расположения молекул воды как они меняют свое физическое состояние со льда на воду к газу. Молекулы замороженной воды располагаются себя в особом высокоорганизованном жестком геометрический узор, вызывающий массу воды расширяться и уменьшаться в плотности. Диаграмма выше показан срез массы льда, который имеет ширину в одну молекулу. В жидкой фазе вода молекулы объединяются в небольшие группы соединенных частиц. Тот факт, что эти договоренности маленькие позволяют жидкой воде двигаться и течь. Молекулы воды в виде газа сильно заряжены энергией. Это высокоэнергетическое состояние заставляет молекулы всегда двигаться, уменьшая вероятность связи между отдельными молекулы от образования.

Вода обладает рядом других уникальных физических свойств.
характеристики. Вот эти свойства:

• Вода имеет высокую удельную
  тепло . Удельная теплоемкость – это количество
  энергия, необходимая для изменения температуры
  вещество. Поскольку вода имеет высокую удельную
  тепла, он может поглощать большое количество тепловой энергии
  прежде чем он начнет нагреваться. Это также означает, что
  вода медленно выделяет тепловую энергию в ситуациях
  заставить его остыть. Высокая удельная теплоемкость воды
  позволяет смягчать климат Земли
  и помогает организмам регулировать температуру тела
  более эффективно.
• Вода в чистом виде имеет нейтральный рН .
  В результате чистая вода не является ни кислой , ни основной .
  Вода меняет свой pH при растворении веществ
  в этом. Дождь имеет естественно кислый pH около 5,6.
  потому что он содержит природный углекислый газ
  и диоксид серы.
• Вода проводит тепло
  легче любой жидкости, кроме ртути. Этот
  факт вызывает большие массы жидкой воды, такие как озера
  и океаны иметь по существу единую вертикаль
  температурный профиль.
• Молекулы воды существуют в жидкой форме на протяжении важного
  диапазон температур от 0 до 100°С. Этот
  диапазон позволяет молекулам воды существовать в виде жидкости
  в большинстве мест на нашей планете.
• Вода универсальный растворитель .
  Он способен растворять большое количество различных
  химические соединения. Эта функция также позволяет
  сток , инфильтрация , подземные воды
  поток и живые организмы.
• Вода имеет высокую поверхность
  напряжение ( Рисунки 8a-3 и 8a-4 ).
  Другими словами, вода клейкая и эластичная,
  и имеет тенденцию собираться в капли, а не растекаться
  на поверхности в виде тонкой пленки. Этот феномен
  также заставляет воду прилипать к сторонам вертикальных
  структуры, несмотря на нисходящее притяжение гравитации. Вода
  Высокое поверхностное натяжение позволяет образовывать
  капель воды и волн, позволяет растениям
  перемещать воду (и растворенные питательные вещества) из
  корни к их листьям, и движение крови
  через мельчайшие сосуды в телах некоторых животных.

Рисунок 8a-3 : На следующем рисунке показано, как вода молекулы притягиваются друг к другу, создавая высокое поверхностное натяжение. Это свойство может привести к тому, что вода существовать в виде обширной тонкой пленки на твердых поверхностях. В приведенном выше примере пленка состоит из двух слоев. молекулы воды толщиной.

 

Рисунок 8a-4 : Адгезионная способность. молекул воды позволяет образовать капель воды (Фото © 2004 Edward Цанг).

 

• Молекулы воды — единственное вещество на Земле
  которые существуют во всех трех физический
  состояния вещества : твердое , жидкое и газообразное .
  Включенные в изменения состояния являются массовыми
  количества теплообмена. Эта особенность играет важную
  роль в перераспределении тепловой энергии в
  Атмосфера Земли. По количеству передаваемого тепла
  в атмосферу, примерно 3/4 этого
  процесс происходит за счет испарения и конденсации
  воды.
• Замерзание молекул воды вызывает их массу
  занимать больший объем. Когда вода замерзает
  быстро расширяется, добавляя около 9% по объему. Свежий
  вода имеет максимальную плотность при температуре около 4° по Цельсию
  (см. Таблицу
  8а-1 ).
  Вода – единственное вещество на этой планете, где
  максимальная плотность его массы не возникает, когда
  он становится твердым.

Таблица 8a-1: Плотность
молекул воды при различных температурах.

Температура (градусы Цельсия)

Плотность (грамм на куб.