ყინული არის აგრეგაციის მდგომარეობაში მყოფი მყარი ნივთიერება, რომელსაც ოთახის ტემპერატურაზე აქვს აირისებრი ან თხევადი ფორმა. ყინულის თვისებების შესწავლა ასობით წლის წინ დაიწყო. დაახლოებით ორასი წლის წინ მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ წყალი არ არის მარტივი ნაერთი, არამედ რთული ქიმიური ელემენტი, რომელიც შედგება ჟანგბადისა და წყალბადისგან. აღმოჩენის შემდეგ, წყლის ფორმულა დაემსგავსა H2O.
ყინულის სტრუქტურა
H2O შედგება ორი წყალბადის ატომისა და ერთი ჟანგბადის ატომისგან. დასვენების დროს წყალბადი მდებარეობს ჟანგბადის ატომის ზედა ნაწილში. ჟანგბადი და წყალბადის იონები უნდა დაიკავონ ტოლფერდა სამკუთხედის წვეროები: ჟანგბადი მდებარეობს მართი კუთხის ზედა ნაწილში. წყლის ამ სტრუქტურას დიპოლს უწოდებენ.
ყინული არის 11,2% წყალბადი, დანარჩენი კი ჟანგბადია. ყინულის თვისებები დამოკიდებულია მის ქიმიურ სტრუქტურაზე. ზოგჯერ ის შეიცავს აირისებრ ან მექანიკურ წარმონაქმნებს -მინარევები.
ყინული ბუნებაში გვხვდება რამდენიმე კრისტალური სახეობის სახით, რომლებიც სტაბილურად ინარჩუნებენ სტრუქტურას ნულიდან და ქვემოთ ტემპერატურაზე, მაგრამ ნულზე და ზემოთ ის იწყებს დნობას.
კრისტალური სტრუქტურა
ყინულის, თოვლისა და ორთქლის თვისებები სრულიად განსხვავებულია და დამოკიდებულია კრისტალების აგებულებაზე. მყარ მდგომარეობაში H2O გარშემორტყმულია ოთხი მოლეკულით, რომლებიც მდებარეობს ტეტრაედრის კუთხეებში. ვინაიდან კოორდინაციის რაოდენობა დაბალია, ყინულს შეიძლება ჰქონდეს ღია სტრუქტურა. ეს აისახება ყინულის თვისებებზე და მის სიმკვრივეზე.
ყინულის ფორმები
ყინული ბუნებაში ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ნივთიერებაა. დედამიწაზე არსებობს მისი შემდეგი სახეობები:
- მდინარე;
- ტბა;
- საზღვაო;
- firny;
- მყინვარული შავი;
- ადგილი.
არის ყინული, რომელიც უშუალოდ სუბლიმაციის შედეგად წარმოიქმნება, ე.ი. ორთქლის მდგომარეობიდან. ეს ხედი იღებს ჩონჩხის ფორმას (ჩვენ მათ ფიფქებს ვუწოდებთ) და დენდრიტული და ჩონჩხის ზრდის აგრეგატებს (ყინვა, ყინვა).
ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ფორმაა სტალაქტიტები, ანუ ყინულები. ისინი იზრდებიან მთელ მსოფლიოში: დედამიწის ზედაპირზე, გამოქვაბულებში. ამ ტიპის ყინული წარმოიქმნება წყლის ნაკადის წვეთებით შემოდგომა-გაზაფხულის პერიოდში დაახლოებით ნულ გრადუსიანი ტემპერატურის სხვაობით.
წარმონაქმნებს ყინულის ზოლების სახით, რომლებიც ჩნდება წყალსაცავის კიდეებზე, წყლისა და ჰაერის საზღვარზე, აგრეთვე გუბეების კიდეზე, ეწოდება ყინულის ნაპირები.
ყინული შეიძლება წარმოიქმნას ფოროვან ნიადაგებში ბოჭკოვანი სახითვენა.
ყინულის თვისებები
სუბსტანცია შეიძლება იყოს სხვადასხვა მდგომარეობაში. აქედან გამომდინარე ჩნდება კითხვა: ყინულის რა თვისება ვლინდება კონკრეტულ მდგომარეობაში?
მეცნიერები განსაზღვრავენ ფიზიკურ და მექანიკურ თვისებებს. თითოეულ მათგანს აქვს საკუთარი მახასიათებლები.
ფიზიკური თვისებები
ყინულის ფიზიკური თვისებები მოიცავს:
-
სიმკვრივე. ფიზიკაში არაჰომოგენური გარემო წარმოდგენილია თვით საშუალების ნივთიერების მასის შეფარდების ზღვრით იმ მოცულობასთან, რომელშიც ის არის ჩასმული. წყლის სიმკვრივე, ისევე როგორც სხვა ნივთიერებები, არის ტემპერატურისა და წნევის ფუნქცია. ჩვეულებრივ, გამოთვლებში გამოიყენება წყლის მუდმივი სიმკვრივე, რომელიც უდრის 1000 კგ/მ3. სიმკვრივის უფრო ზუსტი მაჩვენებელი მხედველობაში მიიღება მხოლოდ მაშინ, როცა სიმკვრივის სხვაობის შედეგის მნიშვნელობის გამო ძალიან ზუსტი გამოთვლებია საჭირო.
ყინულის სიმკვრივის გამოთვლისას მხედველობაში მიიღება რომელი წყალი გახდა ყინული: მოგეხსენებათ, მარილიანი წყლის სიმკვრივე უფრო მაღალია ვიდრე გამოხდილი წყალი.
- წყლის ტემპერატურა. როგორც წესი, წყლის კრისტალიზაცია ხდება ნულოვანი გრადუსის ტემპერატურაზე. გაყინვის პროცესები ხდება ნახტომებში სითბოს გამოყოფით. საპირისპირო პროცესი (დნობა) ხდება მაშინ, როდესაც სითბოს იგივე რაოდენობა შეიწოვება, რაც გამოვიდა, მაგრამ ნახტომების გარეშე, მაგრამ თანდათან. ზოგიერთი მდინარე სითხე რჩება -2 გრადუსზეც კი.
- სითბოუნარიანობა. ეს არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება სხეულის გაცხელებისას თითოეულისთვისხარისხი. არსებობს სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე, რომელიც ხასიათდება სითბოს რაოდენობით, რომელიც საჭიროა ერთი კილოგრამი გამოხდილი წყლის ერთი გრადუსით გასათბობად.
- შეკუმშვა. თოვლისა და ყინულის კიდევ ერთი ფიზიკური თვისებაა შეკუმშვა, რაც გავლენას ახდენს მოცულობის შემცირებაზე გაზრდილი გარე წნევის გავლენის ქვეშ. ორმხრივს ეწოდება ელასტიურობა.
- ყინულის სიძლიერე.
- ყინულის ფერი. ეს თვისება დამოკიდებულია სინათლის შთანთქმაზე და სხივების გაფანტვაზე, ასევე გაყინულ წყალში მინარევების რაოდენობაზე. მდინარის და ტბის ყინული უცხო მინარევების გარეშე ჩანს ღია ცისფერ შუქზე. ზღვის ყინული შეიძლება იყოს სრულიად განსხვავებული: ლურჯი, მწვანე, ლურჯი, თეთრი, ყავისფერი, აქვს ფოლადის ელფერი. ზოგჯერ შეგიძლიათ ნახოთ შავი ყინული. ამ ფერს ის დიდი რაოდენობით მინერალებისა და სხვადასხვა ორგანული მინარევების გამო იძენს.
ყინულის მექანიკური თვისებები
ყინულისა და წყლის მექანიკური თვისებები განისაზღვრება გარე გარემოსადმი გამძლეობით ერთეული ფართობის მიმართ. მექანიკური თვისებები დამოკიდებულია სტრუქტურაზე, მარილიანობაზე, ტემპერატურასა და ფორიანობაზე.
ყინული არის ელასტიური, ბლანტი, პლასტიკური წარმონაქმნი, მაგრამ არის პირობები, როდესაც ის ხდება მყარი და ძალიან მტვრევადი.
ზღვის ყინული და მტკნარი წყალი განსხვავებულია: პირველი ბევრად უფრო პლასტიკური და ნაკლებად გამძლეა.
როდესაც გემები გადიან, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ყინულის მექანიკური თვისებები. ასევე მნიშვნელოვანია ყინულის გზების, გადასასვლელების და სხვათა გამოყენებისას.
წყალი, თოვლი და ყინული აქვსმსგავსი თვისებები, რომლებიც განსაზღვრავენ ნივთიერების მახასიათებლებს. მაგრამ ამავდროულად, ბევრი სხვა ფაქტორი გავლენას ახდენს ამ კითხვებზე: გარემოს ტემპერატურა, მინარევები მყარში, ასევე სითხის საწყისი შემადგენლობა. ყინული ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო ნივთიერებაა დედამიწაზე.
