Ledas yra kieta medžiaga, kuri yra agregacijos būsenoje, kuri kambario temperatūroje yra dujinė arba skysta. Ledo savybės pradėtos tyrinėti prieš šimtus metų. Maždaug prieš du šimtus metų mokslininkai atrado, kad vanduo nėra paprastas junginys, o sudėtingas cheminis elementas, susidedantis iš deguonies ir vandenilio. Po atradimo vandens formulė pradėjo atrodyti taip: H2O.
Ledo struktūra
H2O susideda iš dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo. Ramybės būsenoje vandenilis yra deguonies atomo viršūnėse. Deguonies ir vandenilio jonai turėtų užimti lygiašonio trikampio viršūnes: deguonis yra stačiojo kampo viršuje. Ši vandens struktūra vadinama dipoliu.
Ledo 11,2 % sudaro vandenilis, o likusi dalis yra deguonis. Ledo savybės priklauso nuo jo cheminės struktūros. Kartais jame yra dujinių ar mechaninių darinių -priemaišos.
Ledas gamtoje randamas kelių kristalinių rūšių pavidalu, kurios stabiliai išlaiko savo struktūrą nuo nulio ir žemesnėje temperatūroje, tačiau esant nuliui ir aukštesnei temperatūrai, jis pradeda tirpti.
Krištolinė struktūra
Ledo, sniego ir garų savybės yra visiškai skirtingos ir priklauso nuo kristalų struktūros. Kietoje būsenoje H2O yra apsuptas keturių molekulių, esančių tetraedro kampuose. Kadangi koordinacinis skaičius mažas, ledas gali turėti ažūrinę struktūrą. Tai atsispindi ledo savybėse ir jo tankyje.
Ledo formos
Ledas yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų gamtoje. Žemėje yra šios jo atmainos:
- upė;
- ežeras;
- jūrinė;
- firny;
- ledyninis juodas;
- žemė.
Yra ledo, kuris susidaro tiesiogiai sublimacijos būdu, t.y. nuo garų būsenos. Šis vaizdas įgauna skeleto formą (vadiname jas snaigėmis) ir dendritinio bei skeleto augimo sankaupas (šerkšnas, šerkšnas).
Viena iš labiausiai paplitusių formų yra stalaktitai, t. y. varvekliai. Jie auga visame pasaulyje: Žemės paviršiuje, urvuose. Šio tipo ledas susidaro dėl vandens lašų srauto, esant maždaug nulio laipsnių temperatūros skirtumui rudens-pavasario laikotarpiu.
Ledo juostų pavidalo dariniai, atsirandantys palei rezervuarų kraštus, vandens ir oro ribas, taip pat balų pakraščius, vadinami ledo bankais.
Akytose dirvose gali susidaryti pluoštinis ledasvena.
Ledo savybės
Medžiaga gali būti skirtingų būsenų. Remiantis tuo, kyla klausimas: kokia ledo savybė pasireiškia tam tikroje būsenoje?
Mokslininkai nustato fizines ir mechanines savybes. Kiekvienas iš jų turi savo ypatybes.
Fizikinės savybės
Fizikinės ledo savybės:
-
Tankis. Fizikoje nehomogeninė terpė yra pavaizduota pačios terpės medžiagos masės ir tūrio, kuriame ji yra, santykio riba. Vandens, kaip ir kitų medžiagų, tankis priklauso nuo temperatūros ir slėgio. Paprastai skaičiavimuose naudojamas pastovus vandens tankis, lygus 1000 kg/m3. Į tikslesnį tankio rodiklį atsižvelgiama tik tada, kai reikia labai tiksliai atlikti skaičiavimus dėl tankio skirtumo rezultato svarbos.
Skaičiuojant ledo tankį, atsižvelgiama į tai, kokiame vandenyje tapo ledu: kaip žinote, sūraus vandens tankis yra didesnis nei distiliuoto vandens.
-
Vandens temperatūra. Paprastai vandens kristalizacija vyksta nulio laipsnių temperatūroje. Užšalimo procesai vyksta šuoliais, kai išsiskiria šiluma. Atvirkštinis procesas (tirpimas) įvyksta, kai sugeriamas toks pat šilumos kiekis, kuris buvo išleistas, bet be šuolių, bet palaipsniui.
Gamtoje yra sąlygų, kai vanduo peršaldomas, tačiau jis neužšąla. Kai kurios upės išlieka skystos net esant -2 laipsniams.
- Šilumos talpa. Tai šilumos kiekis, kuris sugeriamas, kai kūnas šildomas kiekvienamlaipsnį. Yra specifinė šiluminė talpa, kuri apibūdinama šilumos kiekiu, kurio reikia kilogramui distiliuoto vandens pašildyti vienu laipsniu.
- Suspaudžiamumas. Kita fizinė sniego ir ledo savybė yra suspaudžiamumas, kuris turi įtakos tūrio mažėjimui dėl padidėjusio išorinio slėgio. Atvirkštinis dydis vadinamas elastingumu.
- Ledo stiprumas.
- Ledo spalva. Ši savybė priklauso nuo šviesos sugerties ir spindulių sklaidos, taip pat nuo priemaišų kiekio užšalusiame vandenyje. Šviesiai mėlynoje šviesoje matomas upių ir ežerų ledas be pašalinių priemaišų. Jūros ledas gali būti visiškai kitoks: mėlynas, žalias, mėlynas, b altas, rudas, turėti plieninį atspalvį. Kartais galite pamatyti juodą ledą. Šią spalvą jis įgauna dėl didelio mineralų kiekio ir įvairių organinių priemaišų.
Mechaninės ledo savybės
Ledo ir vandens mechanines savybes lemia atsparumas išorinei aplinkai ploto vieneto atžvilgiu. Mechaninės savybės priklauso nuo struktūros, druskingumo, temperatūros ir poringumo.
Ledas yra elastingas, klampus, plastiškas darinys, tačiau tam tikromis sąlygomis jis tampa kietas ir labai trapus.
Jūros ledas ir gėlas vanduo skiriasi: pirmasis yra daug plastikesnis ir mažiau patvarus.
Kai laivai praplaukia, reikia atsižvelgti į mechanines ledo savybes. Tai taip pat svarbu važiuojant ledo keliais, perėjomis ir kt.
Turi vandens, sniego ir ledopanašios savybės, apibrėžiančios medžiagos savybes. Tačiau tuo pačiu metu šiems rodmenims turi įtakos daugelis kitų veiksnių: aplinkos temperatūra, priemaišos kietoje medžiagoje, taip pat pradinė skysčio sudėtis. Ledas yra viena įdomiausių medžiagų Žemėje.
