В школе нас учили простым истинам о воде: она течет вниз, составляет основу тела и планеты, необходима для жизни. Мы знаем о ее важности для здоровья, веса, органов и мозга. Но вода таит в себе гораздо больше! В этом списке – десять удивительных и нетривиальных фактов о воде, выходящих за рамки школьной программы. Научным энтузиастам будет интересно узнать о ее технических свойствах. Присоединяйтесь к этому глубокому погружению!
1. Горячая вода замерзает быстрее
Как ни странно, горячая вода иногда может замёрзнуть быстрее, чем холодная. Это называется эффектом Мпембы, в честь танзанийского студента. Явление, известное веками, объясняется разницей в испарении, кристаллизации льда и скорости охлаждения. Механизм до конца не изучен и даже оспаривается, но понимание эффекта Мпембы может быть полезным для оптимизации процессов охлаждения и производства льда.
2. Вода может быть тяжелой
Мы привыкли считать воду чистой H2O, но это не совсем так. Существует тяжелая вода (D2O), где атомы водорода заменены дейтерием – изотопом с дополнительным нейтроном. Тяжелая вода плотнее обычной и используется в ядерных реакторах. Она всё еще вода, но её свойства отличаются, и пить её не стоит. Это показывает, насколько сложными могут быть даже самые простые вещества.
3. Вода с отрицательной температурой
Вода способна на удивительные вещи, например, на переохлаждение – состояние, когда она остаётся жидкой при температуре ниже точки замерзания. Обычно, для образования льда воде нужны центры кристаллизации: частицы пыли или другие примеси. Но если вода идеально чистая, без таких "зацепок", она может переохлаждаться до -40°C, а в некоторых случаях и до -48°C, прежде чем начать замерзать. Это показывает, что свойства воды могут сильно меняться в зависимости от условий.
4. Лёд может быть и твердым и жидким
На Уране и Нептуне существует экзотическая форма льда - суперионический. Под огромным давлением и при высоких температурах молекулы воды образуют кристаллическую решетку, но ионы водорода в ней ведут себя как жидкость, свободно перемещаясь между ионами кислорода. Это вещество обладает свойствами и твердого тела, и жидкости, и оно сильно меняет наши представления о материи. Изучение суперионического льда помогает понять экстремальные условия во внешней части Солнечной системы и показывает удивительную способность воды адаптироваться к самым разным условиям.
5. Вода иногда может вызвать пожар
Вода известна своей способностью тушить пожары, но при определённых условиях она сама может стать частью огненной реакции. Натрий — это высокореактивный щелочной металл, который может вступать в бурную реакцию при контакте с водой. В результате этой реакции образуется газообразный водород и выделяется тепло, что приводит к взрывам. Натрий замещает ионы водорода в воде, выделяя горючий водород и тепло, что приводит к взрыву и пожару.
6. "Пятое состояние" материи
Мы знаем четыре состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное, плазменное. Но есть и пятое – конденсат Бозе-Эйнштейна (КБЭ). Он возникает при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. В этом состоянии атомы объединяются в одно целое и ведут себя как волна, а не как отдельные частицы. Это приводит к необычным явлениям, например, к сверхтекучести. КБЭ активно изучают, и он может быть полезен для создания очень точных измерительных приборов. Ученые часто используют воду для экспериментов, так как ее легко охладить почти до абсолютного нуля. КБЭ получили на практике недавно (около 30 лет назад), поэтому многое еще предстоит узнать об этом загадочном состоянии вещества и его возможностях.
Интересно
С помощью этого агрегатного состояния ученые могут буквально замедлять свет. В 2000 году физики сообщили о том, что смогли замедлить движение светового пучка с 300 000 000 метров до 0,2 миллиметра в секунду. Используя конденсат Бозе-Эйнштейна физики уже смогли создать лазер с уникальными свойствами.
7. Вода - лучший растворитель
Воду называют "универсальным растворителем", потому что она умеет растворять кучу разных вещей. Это происходит из-за того, что атом кислорода имеет небольшой отрицательный заряд, а атомы водорода - небольшой положительный заряд. Благодаря этому, вода легко "цепляется" к другим веществам, у которых тоже есть заряды, и "разбирает" их на частички.
Вода - настоящий чемпион по растворению! Она растворяет больше всего веществ на Земле, по сравнению с любой другой жидкостью. Это очень важно для всего живого. Например, в нашем теле вода помогает переваривать пищу и позволяет клеткам нормально работать. Вода может растворять соли, сахара, кислоты и щелочи. Это делает ее незаменимой в природе и на заводах.
Поэтому врачи и советуют пить больше воды! Она помогает вашему организму лучше переваривать еду и работать как часы.
8. Морской лёд - пресноводный
Морской лёд, несмотря на то, что образуется из солёной воды, сам состоит из пресной воды. Когда морская вода замерзает, сначала образуются кристаллы льда, которые выталкивают соль. Соль остаётся в оставшейся воде, делая её ещё более солёной. Получается, что морской лёд почти без соли и может быть растоплен для получения питьевой воды. Это жизненно важно для людей, живущих в Арктике и Антарктике, где мало других источников пресной воды.
У нас есть отличная статья про Антарктиду - 20 необычных фактов.
9. Тройная точка воды
У воды есть "тройная точка" - она достигается при температуре ровно 32,018°F (0,01°C) и давлении 611,657 Па (0,00604 атмосферы), когда вода одновременно существует в виде льда, жидкости и пара. Это важно для ученых, потому что "тройная точка" используется как стандарт для калибровки термометров и барометров по всему миру. Например, шкала Цельсия начинается с этой точки. Кроме того, "тройная точка" помогает нам понять, как вещества меняют свое состояние (твердое, жидкое, газообразное) в зависимости от температуры и давления.
10. Вода запоминает твои плохие слова?
"Память воды" - странная и спорная идея, что вода может "запоминать" информацию и энергию. Доктор Эмото утверждал, что вода меняет свою структуру под воздействием слов, музыки и мыслей. Хотя многие ученые не верят в это, некоторые исследования показывают, что вода может реагировать на внешние воздействия. Возможно, водородные связи в воде позволяют ей что-то "записывать". Если "память воды" окажется правдой, это может повлиять на медицину. Это интересная тема для дальнейших исследований. Наука говорит: "Пока точно сказать нельзя, но может быть".
Еще больше фактов у нас на канале ФактоМинатор и спасибо за подписку!