Sifat ais: struktur, sifat mekanikal dan fizikal ais

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Ais ialah bahan pepejal yang berada dalam keadaan terkumpul, yang cenderung mempunyai bentuk gas atau cecair pada suhu bilik. Sifat ais mula dikaji ratusan tahun dahulu. Kira-kira dua ratus tahun yang lalu, saintis mendapati bahawa air bukanlah sebatian mudah, tetapi unsur kimia kompleks yang terdiri daripada oksigen dan hidrogen. Selepas penemuan, formula air mula kelihatan seperti H₂O.

Struktur ais

H₂O terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Semasa rehat, hidrogen terletak di bahagian atas atom oksigen. Ion oksigen dan hidrogen sepatutnya menduduki bucu segitiga sama kaki: oksigen terletak di bahagian atas sudut tegak. Struktur air ini dipanggil dipol.

Ais ialah 11.2% hidrogen dan selebihnya adalah oksigen. Sifat ais bergantung kepada struktur kimianya. Kadangkala ia mengandungi formasi gas atau mekanikal -kekotoran.

Ais ditemui di alam semula jadi dalam bentuk beberapa spesies kristal yang mengekalkan strukturnya secara stabil pada suhu dari sifar dan di bawah, tetapi pada sifar dan ke atas ia mula cair.

Struktur kristal

Sifat ais, salji dan wap adalah berbeza sama sekali dan bergantung pada struktur kristal. Dalam keadaan pepejal H₂O dikelilingi oleh empat molekul yang terletak di penjuru tetrahedron. Oleh kerana nombor koordinasi adalah rendah, ais mungkin mempunyai struktur kerawang. Ini ditunjukkan dalam sifat ais dan ketumpatannya.

Bentuk ais

Ais ialah salah satu bahan yang paling biasa di alam semula jadi. Di Bumi, terdapat jenis berikut:

• sungai;
• tasik;
• maritim;
• firny;
• hitam glasier;
• tanah.

Terdapat ais yang terbentuk secara langsung melalui sublimasi, iaitu. daripada keadaan wap. Pandangan ini dalam bentuk rangka (kami memanggilnya kepingan salji) dan agregat pertumbuhan dendritik dan rangka (embun beku, fros).

Salah satu bentuk yang paling biasa ialah stalaktit, iaitu ais. Mereka tumbuh di seluruh dunia: di permukaan Bumi, di dalam gua. Jenis ais ini terbentuk melalui aliran air yang jatuh pada perbezaan suhu kira-kira sifar darjah dalam tempoh musim luruh-musim bunga.

Pembentukan dalam bentuk jalur ais yang muncul di sepanjang tepi takungan, di sempadan air dan udara, serta di sepanjang tepi lopak, dipanggil tebing ais.

Ais boleh terbentuk dalam tanah berliang dalam bentuk gentianurat.

Sifat ais

Bahan boleh berada dalam keadaan berbeza. Berdasarkan ini, persoalan timbul: apakah sifat ais yang dimanifestasikan dalam keadaan tertentu?

Para saintis mengenal pasti sifat fizikal dan mekanikal. Setiap daripada mereka mempunyai ciri tersendiri.

Sifat fizikal

Sifat fizikal ais termasuk:

1. Ketumpatan. Dalam fizik, medium tidak homogen diwakili oleh had nisbah jisim bahan medium itu sendiri kepada isipadu di mana ia tertutup. Ketumpatan air, seperti bahan lain, adalah fungsi suhu dan tekanan. Biasanya, ketumpatan malar air digunakan dalam pengiraan, bersamaan dengan 1000 kg/m³. Penunjuk ketumpatan yang lebih tepat diambil kira hanya apabila perlu untuk membuat pengiraan dengan sangat tepat kerana kepentingan hasil perbezaan ketumpatan.

   Apabila mengira ketumpatan ais, ia diambil kira air yang mana menjadi ais: seperti yang anda tahu, ketumpatan air masin lebih tinggi daripada air suling.

2. Suhu air. Biasanya penghabluran air berlaku pada suhu sifar darjah. Proses pembekuan berlaku dalam lompatan dengan pembebasan haba. Proses terbalik (lebur) berlaku apabila jumlah haba yang sama diserap seperti yang dibebaskan, tetapi tanpa lompatan, tetapi secara beransur-ansur.

   Secara semula jadi, terdapat keadaan di mana air menjadi sangat sejuk, tetapi ia tidak membeku. Sesetengah sungai kekal cair walaupun pada -2 darjah.

3. Kapasiti haba. Ini adalah jumlah haba yang diserap apabila badan dipanaskan untuk setiap satuijazah. Terdapat muatan haba tentu, yang dicirikan oleh jumlah haba yang diperlukan untuk memanaskan satu kilogram air suling sebanyak satu darjah.
4. Kebolehmampatan. Satu lagi sifat fizikal salji dan ais ialah kebolehmampatan, yang memberi kesan kepada penurunan jumlah di bawah pengaruh tekanan luaran yang meningkat. Timbal balik dipanggil keanjalan.
5. Kekuatan ais.
6. Warna ais. Sifat ini bergantung pada penyerapan cahaya dan penyebaran sinar, serta pada jumlah kekotoran dalam air beku. Ais sungai dan tasik tanpa kekotoran asing kelihatan dalam cahaya biru pucat. Ais laut boleh berbeza sama sekali: biru, hijau, biru, putih, coklat, mempunyai warna keluli. Kadang-kadang anda boleh melihat ais hitam. Ia memperoleh warna ini kerana sejumlah besar mineral dan pelbagai kekotoran organik.

Sifat mekanikal ais

Sifat mekanikal ais dan air ditentukan oleh rintangan kepada persekitaran luaran berhubung dengan unit luas. Sifat mekanikal bergantung pada struktur, kemasinan, suhu dan keliangan.

Ais ialah pembentukan plastik yang kenyal, likat, tetapi terdapat keadaan di mana ia menjadi keras dan sangat rapuh.

Ais laut dan air tawar adalah berbeza: yang pertama adalah lebih plastik dan kurang tahan lama.

Apabila kapal lalu, sifat mekanikal ais mesti diambil kira. Ia juga penting apabila menggunakan jalan ais, lintasan dan banyak lagi.

Air, salji dan ais adasifat serupa yang mentakrifkan ciri sesuatu bahan. Tetapi pada masa yang sama, banyak faktor lain mempengaruhi bacaan ini: suhu ambien, kekotoran dalam pepejal, serta komposisi awal cecair. Ais ialah salah satu bahan yang paling menarik di Bumi.