El gel és una substància sòlida que es troba en estat d'agregació, que tendeix a tenir forma gasosa o líquida a temperatura ambient. Les propietats del gel es van començar a estudiar fa centenars d'anys. Fa uns dos-cents anys, els científics van descobrir que l'aigua no és un compost senzill, sinó un element químic complex format per oxigen i hidrogen. Després del descobriment, la fórmula de l'aigua va començar a semblar H2O.
L'estructura del gel
H2O consta de dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen. En repòs, l'hidrogen es troba a la part superior de l'àtom d'oxigen. Els ions d'oxigen i d'hidrogen haurien d'ocupar els vèrtexs d'un triangle isòsceles: l'oxigen es troba a la part superior d'un angle recte. Aquesta estructura de l'aigua s'anomena dipol.
El gel és un 11,2% d'hidrogen i la resta és oxigen. Les propietats del gel depenen de la seva estructura química. De vegades conté formacions gasoses o mecàniques -impureses.
El gel es troba a la natura en forma d'unes quantes espècies cristal·lines que mantenen la seva estructura de manera estable a temperatures des de zero i per sota, però a zero i per sobre comença a fondre's.
Estructura de cristall
Les propietats del gel, la neu i el vapor són completament diferents i depenen de l'estructura dels cristalls. En estat sòlid H2O està envoltat per quatre molècules situades a les cantonades del tetraedre. Com que el nombre de coordinació és baix, el gel pot tenir una estructura calada. Això es reflecteix en les propietats del gel i la seva densitat.
Formes de gel
El gel és una de les substàncies més comunes a la natura. A la Terra, n'hi ha les següents varietats:
- riu;
- llac;
- marítim;
- firny;
- negre glacial;
- terra.
Hi ha gel que es forma directament per sublimació, és a dir. de l'estat de vapor. Aquesta visió adquireix una forma esquelètica (els anomenem flocs de neu) i agregats de creixement dendrític i esquelètic (gelada, gelada).
Una de les formes més comunes són les estalactites, és a dir, els glaçons. Creixen per tot el món: a la superfície de la Terra, a les coves. Aquest tipus de gel es forma pel flux de gotes d'aigua amb una diferència de temperatura d'uns zero graus durant el període tardor-primavera.
Les formacions en forma de bandes de gel que apareixen al llarg de les vores dels embassaments, a la vora de l'aigua i l'aire, així com a la vora dels bassals, s'anomenen bancs de gel.
El gel es pot formar en sòls porosos en forma de fibrósvena.
Propietats del gel
La substància pot estar en diferents estats. A partir d'això, sorgeix la pregunta: quina propietat del gel es manifesta en un estat concret?
Els científics identifiquen les propietats físiques i mecàniques. Cadascun d'ells té les seves pròpies característiques.
Propietats físiques
Les propietats físiques del gel inclouen:
-
Densitat. En física, un medi no homogeni està representat pel límit de la relació entre la massa de la substància del propi medi i el volum en què està tancat. La densitat de l'aigua, com altres substàncies, és funció de la temperatura i la pressió. Normalment, en els càlculs s'utilitza una densitat constant d'aigua, igual a 1000 kg/m3. Un indicador de densitat més precís només es té en compte quan cal fer càlculs amb molta precisió a causa de la importància del resultat de la diferència de densitat.
Quan es calcula la densitat del gel, es té en compte quina aigua es va convertir en gel: com ja sabeu, la densitat de l'aigua salada és més alta que l'aigua destil·lada.
-
Temperatura de l'aigua. Normalment, la cristal·lització de l'aigua es produeix a una temperatura de zero graus. Els processos de congelació es produeixen en s alts amb l'alliberament de calor. El procés invers (fusió) es produeix quan s'absorbeix la mateixa quantitat de calor que es va alliberar, però sense s alts, però de manera gradual.
A la natura, hi ha condicions en què l'aigua es refreda, però no es congela. Alguns rius romanen líquids fins i tot a -2 graus.
- Capacitat de calor. Aquesta és la quantitat de calor que s'absorbeix quan el cos s'escalfa per a cadascungrau. Hi ha una capacitat calorífica específica, que es caracteritza per la quantitat de calor necessària per escalfar un quilo d'aigua destil·lada en un grau.
- Compressibilitat. Una altra propietat física de la neu i el gel és la compressibilitat, que afecta la disminució del volum sota la influència de l'augment de la pressió externa. El recíproc s'anomena elasticitat.
- Força del gel.
- El color del gel. Aquesta propietat depèn de l'absorció de la llum i la dispersió dels raigs, així com de la quantitat d'impureses a l'aigua congelada. El gel de rius i llacs sense impureses estranyes és visible amb una llum blava pàl·lida. El gel marí pot ser completament diferent: blau, verd, blau, blanc, marró, té un to d'acer. De vegades es pot veure gel negre. Adquireix aquest color a causa de la gran quantitat de minerals i diverses impureses orgàniques.
Propietats mecàniques del gel
Les propietats mecàniques del gel i l'aigua estan determinades per la resistència al medi extern en relació a una unitat d'àrea. Les propietats mecàniques depenen de l'estructura, la salinitat, la temperatura i la porositat.
El gel és una formació plàstica elàstica, viscosa, però hi ha condicions en què es torna dur i molt trencadís.
El gel marí i l'aigua dolça són diferents: el primer és molt més plàstic i menys durador.
Quan passen vaixells, s'han de tenir en compte les propietats mecàniques del gel. També és important quan utilitzeu carreteres de gel, encreuaments i molt més.
Aigua, neu i gel tenenpropietats semblants que defineixen les característiques d'una substància. Però al mateix temps, molts altres factors influeixen en aquestes lectures: temperatura ambient, impureses del sòlid, així com la composició inicial del líquid. El gel és una de les substàncies més interessants de la Terra.
