L'eau est une substance inhabituelle qui mérite une étude détaillée. L'académicien soviétique I. V. Petryanov a écrit un livre sur cette substance étonnante, La substance la plus inhabituelle au monde. Quelles anomalies dans les propriétés physiques de l'eau présentent un intérêt particulier ? Ensemble, nous chercherons la réponse à cette question.
Faits intéressants
On pense rarement à la signification du mot "eau". Sur notre planète, plus de 70% de la superficie totale est occupée par des rivières et des lacs, des mers et des océans, des icebergs, des glaciers, des marécages, de la neige au sommet des montagnes, ainsi que du pergélisol. Malgré une telle quantité d'eau, seulement 1% est potable.
Importance biologique
Le corps humain est composé à 70-80% d'eau. Cette substance assure le flux de tous les processus vitaux, en particulier grâce à elle, les toxines en sont éliminées, les cellules sont restaurées. La fonction principale de l'eau dans une cellule vivanteest structurel et énergétique, avec une diminution de son contenu quantitatif dans le corps humain, il « rétrécit ».
Il n'y a pas un tel système dans un organisme vivant qui pourrait fonctionner sans H2O. Malgré les anomalies de l'eau, c'est un étalon pour déterminer la quantité de chaleur, la masse, la température, l' altitude.
Concepts de base
H2O - oxyde d'hydrogène, qui contient 11,19% d'hydrogène, 88,81% d'oxygène en masse. C'est un liquide incolore qui n'a ni odeur ni goût. L'eau est un composant essentiel des processus industriels.
Pour la première fois cette substance a été synthétisée à la fin du 18ème siècle par G. Cavendish. Le scientifique a fait exploser un mélange d'oxygène et d'hydrogène avec un arc électrique. G. Galilée a analysé pour la première fois la différence de densité de la glace et de l'eau en 1612.
En 1830, une machine à vapeur a été créée par les scientifiques français P. Dulong et D. Arago. Cette découverte a permis d'étudier la relation entre la pression de vapeur saturante et la température. En 1910, le scientifique américain P. Bridgman et l'allemand G. Tamman ont découvert plusieurs modifications polymorphes dans la glace à haute pression.
En 1932, les scientifiques américains G. Urey et E. Washburn ont découvert l'eau lourde. Des anomalies dans les propriétés physiques de cette substance ont été découvertes grâce à l'amélioration de l'équipement et des méthodes de recherche.
Quelques contradictions dans les propriétés physiques
L'eau pure est un liquide clair et incolore. Sa densité lorsqu'il est transformé en un liquide à partir dela matière solide augmente, cela manifeste une anomalie dans les propriétés de l'eau. Le chauffer de 0 à 40 degrés entraîne une augmentation de la densité. Une capacité calorifique élevée doit être notée comme une anomalie de l'eau. La température de cristallisation est de 0 degré Celsius et le point d'ébullition est de 100 degrés.
La molécule de ce composé inorganique a une structure angulaire. Ses noyaux forment un triangle isocèle avec deux protons à sa base et un atome d'oxygène à son sommet.
Anomalies de densité
Les scientifiques ont pu identifier une quarantaine de traits caractéristiques de H2O. Les anomalies de l'eau méritent une attention et une étude approfondies. Les scientifiques tentent d'expliquer les causes de chaque facteur, de lui donner une explication scientifique.
L'anomalie de la densité de l'eau réside dans le fait que cette substance a sa valeur de densité maximale à partir de +3, 98°C. Avec le refroidissement ultérieur, passant d'un état liquide à un état solide, une diminution de la densité est observée.
Pour les autres composés, la densité dans les liquides diminue avec la diminution de la température, car une augmentation de la température contribue à une augmentation de l'énergie cinétique des molécules (leur vitesse de mouvement augmente), ce qui entraîne une augmentation de la friabilité de la substance.
Considérant de telles anomalies de l'eau, il convient de noter qu'elle a également tendance à augmenter en vitesse avec l'augmentation de la température, mais la densité ne diminue qu'à des températures élevées.
Après avoir réduit la densité de la glace, celle-ci sera à la surface de l'eau. Ce phénomène peut s'expliquer par le fait que les molécules du cristal ont une structure régulière, qui a une périodicité spatiale.
Si les composés ordinaires ont des molécules étroitement emballées dans des cristaux, alors après la fusion de la substance, la régularité disparaît. Un phénomène similaire n'est observé que lorsque les molécules sont situées à des distances considérables. La diminution de densité lors de la fusion des métaux est une valeur négligeable, estimée à 2-4%. La densité de l'eau dépasse celle de la glace de 10 %. Il s'agit donc d'une manifestation de l'anomalie de l'eau. La chimie explique ce phénomène par une structure dipolaire, ainsi qu'une liaison polaire covalente.
Anomalies de compressibilité
Continuons à parler des caractéristiques de l'eau. Il se caractérise par un comportement thermique inhabituel. Sa compressibilité, c'est-à-dire la diminution de volume à mesure que la pression augmente, peut bien être considérée comme un exemple d'anomalie dans les propriétés physiques de l'eau. Quelles caractéristiques spécifiques faut-il noter ici ? D'autres liquides sont beaucoup plus faciles à comprimer sous pression, et l'eau n'acquiert de telles caractéristiques qu'à des températures élevées.
Comportement thermique de la capacité calorifique
Cette anomalie est l'une des plus fortes pour l'eau. La capacité calorifique vous indique la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température de 1 degré. Pour de nombreuses substances, après la fusion, la capacité calorifique du liquide n'augmente pas de plus de 10%. Et pour l'eau après la fonte des glaces, cette quantité physique double. Aucune des substancesaucune augmentation de la capacité calorifique n'a été enregistrée.
Dans la glace, l'énergie qui lui est fournie pour le chauffage sert principalement à augmenter la vitesse de déplacement des molécules (énergie cinétique). Une augmentation significative de la capacité calorifique après la fusion indique que d'autres processus énergivores se produisent dans l'eau, qui nécessitent un apport de chaleur. Ils sont la raison de l'augmentation de la capacité calorifique. Ce phénomène est typique pour toute la plage de température dans laquelle l'eau a un état liquide d'agrégation.
Dès qu'il se transforme en vapeur, l'anomalie disparaît. Actuellement, de nombreux scientifiques sont engagés dans l'analyse des propriétés de l'eau surfondue. Il réside dans sa capacité à rester liquide en dessous du point de cristallisation de 0°C.
Il est tout à fait possible de surfondre de l'eau dans des capillaires fins, ainsi que dans un milieu non polaire sous forme de minuscules gouttelettes. Une question naturelle se pose quant à ce qui est observé avec l'anomalie de densité dans une telle situation. Au fur et à mesure que l'eau devient surfondue, la densité de l'eau diminue considérablement, elle tend vers la densité de la glace à mesure que la température diminue.
Raisons de l'apparition
A la question: "Nommez les anomalies hydriques et décrivez leurs causes", il faut les associer à la restructuration de l'ouvrage. La disposition des particules dans la structure de toute substance est déterminée par les caractéristiques de la disposition mutuelle des particules (atomes, ions, molécules) qu'elle contient. Les forces de l'hydrogène agissent entre les molécules d'eau, ce qui soustrait ce liquide à la dépendance entre les points d'ébullition et de fusion,caractéristique d'autres substances qui sont à l'état liquide d'agrégation.
Ils apparaissent entre les molécules d'un composé inorganique donné en raison des particularités de la distribution de la densité électronique. Les atomes d'hydrogène ont une certaine charge positive, tandis que les atomes d'oxygène en ont une négative. En conséquence, la molécule d'eau a la forme d'un tétraèdre régulier. Une structure similaire est caractérisée par un angle de liaison de 109,5°. L'arrangement le plus favorable est le placement de l'oxygène et de l'hydrogène dans la même ligne, ayant des charges différentes, par conséquent, la liaison hydrogène est caractérisée par une nature électrostatique.
Ainsi, les propriétés inhabituelles (anormales) de l'eau sont une conséquence de la structure électronique particulière de sa molécule.
Mémoire de l'eau
Il y a une opinion que l'eau a une mémoire, peut accumuler et transférer de l'énergie, alimentant le corps avec des informations virtuelles. Pendant longtemps, le scientifique japonais Masaru Emoto s'est occupé de ce problème. Le Dr Emoto a publié les résultats de ses recherches dans le livre Messages from Water. Les scientifiques ont mené des expériences dans lesquelles il a d'abord gelé une goutte d'eau à 5 degrés, puis a analysé la structure des cristaux au microscope. Pour enregistrer les résultats, il a utilisé un microscope dans lequel une caméra a été intégrée.
Dans le cadre de l'expérience, Masau Emoto a modifié l'eau de différentes manières, puis l'a recongelée et a pris des photos. Il a réussi à établir la relation entre la forme des cristaux de glace et la musique,que l'eau écoutait. Étonnamment, le scientifique a enregistré les flocons de neige les plus harmonieux en utilisant de la musique classique et folklorique.
L'utilisation de la musique moderne, selon Masau, "pollue" l'eau, donc ils étaient des cristaux fixes de forme irrégulière. Un fait intéressant est l'identification par un scientifique japonais de la relation entre la forme des cristaux et l'énergie humaine.
L'eau est la substance la plus étonnante que l'on trouve en grande quantité sur notre planète. Il est difficile d'imaginer une sphère d'activité d'une personne moderne dans laquelle elle ne prendrait pas une part active. La versatilité de cette substance est déterminée par des anomalies causées par la structure tétraédrique de l'eau.
