Вода - це речовина, яка може спостерігатися в трьох агрегатних станах. Однак в рамках даної статті зупинимося на першому її стані, твердому.
Вода замерзає, утворюючи кристали твердого льоду. Лід може формувати багатокілометрові поверхні, покриваючи річки, озера та інші водойми. При цьому він виявляється легше рідкої води і завжди знаходиться зверху. Замерзає вода через зниження температур.
Температури і агрегатний стан речовин
Чим вище температури, тим далі відстоять між собою молекули будь-яких речовин. Їх віддалення один від одного призводить до розм'якшення речовини, яке спочатку стає рідким, а потім і зовсім газоподібним. Цей процес можна розглянути на прикладі заліза, яке плавиться в тиглі і знаходить рідку форму. При сильному підвищенні температур воно може стати і газоподібним, тобто, випаруватися, але для цього температура повинна бути по-справжньому високою.
Вода ж при звичайній кімнатній температурі є рідиною. При підвищенні температур вона стане парою, а при зниженні - льодом. Адже зниження температури має зворотний вплив на молекули - вони зближуються. А при їх зближенні речовина стає твердіше, щільніше. Такого ж ефекту можна домогтися при механічному пресуванні будь-якого речовини-воно стане твердіше, знову ж таки через зближення молекул.
Що відбувається при зниженні температур?
Коли на воду виявляється вплив знижених температур, молекули зближуються, утворюючи шестигранні форми. Зрозуміло, це сніжинки, які є кристалами води.Охолодження води і її кристалізація - це фактично синоніми, які описують один і той же процес. Вода починає кристалізуватися при температурі в 0 градусів - саме цей момент і взятий за нульову позначку за шкалою Цельсія. Якщо розглядати американську шкалу Фаренгейта, то тут застигання води буде відбуватися при 32 градусах.
Але для створення кристалів води потрібна основа, будь-які домішки або суспензії, завдяки яким стартує цей процес. І якщо вода абсолютно чиста, тут спостерігається дещо інше явище - часом вона застигає тільки при -40 градусах, а при нулі і інших не дуже низьких відмітках залишається рідкою. Однак не замерзає вона тільки в спокійному стані. Якщо її збовтати при мінусових позначках, вона негайно перетвориться на лід.
Цікаві факти
З водою пов'язано безліч парадоксів. І крім уже описаного вище нюансу, необхідно відзначити, що лід займає більше обсягу, ніж рідка вода, тобто, при замерзанні ця речовина розширюється, в той час як інші навпаки займають менше обсягу при низьких температурах. Саме з розширенням води при формуванні льоду і пов'язане лопание бочок, труб та інших об'єктів, залишених на зиму заповненими водою.
На момент замерзання молекули трохи віддаляються один від одного, що і дає такий ефект. І саме цей фактор, поряд з вмерзлими пузирчики повітря, робить лід плавучим. Якби він тонув або формувався з дна, жодна жива істота в водоймах не змогло б перезимувати. Але формуючись саме на поверхні, і залишаючись там, лід навпаки зберігає тепло води і виконує захисну функцію в зимовий час, даючи тваринам, рослинам і рибам можливість перезимувати і вижити.
Є й інші цікаві феномени. Так, практика показала, що гаряча вода замерзає швидше холодної, і це явище з подивом спостерігали ще за часів античності. На даний момент існує кілька гіпотез, що пояснюють цей парадокс, але остаточної відповіді так і не було знайдено.
Вода - це загадкова стихія, і чим більше люди занурюються в її вивчення, тим більше непояснених загадок вона приносить. На даний момент встановлено, що вона має пам'ять, може бути мертвою або живою. Вона є універсальним розчинником, і має масу інших унікальних якостей. Незважаючи на її достаток і поширеність на нашій планеті, вона все ще зберігає безліч своїх загадок, і з більшістю з них вченим доводиться тільки миритися. Адже сперечатися з фактами важко.