anomalija primerjav GOSTOTE

mal visje sm bluzila micken o tem, da led plava na vodi... in, da ima s tem led manjso gostoto kt tekoca voda. Ribe bi lahk prov cenile to lastnost vode Mislm, ce se navadno tekocino ohlaja, le-ta zmrzuje od dna proti povrsju, ker je gostota njenega ledu vecja od gostote tekocine in zato potone. Kj takega bi bilo pa za ribe amm neprijetno, sj bi jim pozimi v ribnikih, jezerih,... zmanjkalo zivljenjskega prostora in bi nazadnje konckoncev tud same zmrznile. Pri vodi pa led nastaja na gladini in tekocino pod seboj dobesedno sciti pred mrazom. Zakaj se torej voda med zmrzovanjem razteza? Lazje je skor pojasniti zkj se med talenjem krci, kt pa zkj se med zmrzovanjem razteza. Ampk ok... nekak tk je: pri T pod 0 stopinj so posamezne molekule vode (oblike tetraedra) urejajo tk, da so ogljisca vezana na sosede! In taksno zlaganje, se prav, taksn nacin povezovanja molekul med sabo, se zdalec ne zapolni "vsega" prostora! Od tod nizka gostota ledu. Medtem, ko pri talenju pa se priblizn polovica vodikovih vezi (=H-vezi) med molekulami prekine in imenitna prostorska zgradba tetrapakov, mislm tetraedrov zleze sama vase in zavzame manj prostora.

Neki H-vezi med molekulami pa pri taljenju ostane tud se v tekocini, ki je nastala iz ledu. In rezultat le tega pa je

se ena izmed anomalij vode:

anomalija RENTGENSTKE ANALIZE tekoce vode

ki, kaze na "nenavadno" urejenost molekul v kapljevini... Zkj "nenavadno"? Zto, ker je ravnotezje med razdrtimi in nerazdrtimi H-vezmi v tekovini dinamicno!!! Kr pomen, da kolikor vezi se razdre, toliko se jih ponovno vzpostavi! In povisevanje T pri taljenju razdira preostale vezi, zato gostota tekoce vode z narascejoco T se narasca. Kt sm ze omenila, je pri T 4 stopinj C gostota najvecja.

Pri visjih T pa se voda koncno obnasa bolj normalno – njena gostota z narascajoco T pada.

anomalija ZMZREVANJA VROCE in HLADNE vode

da bi se voda s T na primer 90 stopinj C, ki jo je clovk v kozarcu dal v zmrzovalnik, spremenila hitreje v led kot kozarec hladne vode... se zdi hehe, skregano z "zdravo pametjo". Ampk jp... vroca voda zmrzne HITREJE kt hladna!!! Ze Aristotel je v 4. stol pr.n. s. opozoril na to zanimivo posebnost, pred nekaj leti pa jo je tanzanijski solar Erasto Mpemba dejansko tudi pomeril. Ob njegovem porocilu so se sprva lomila kopja strokovnjakov, dans pa se zdi, da je Mpembov efekt mogoce clo nekak pojasnit. In sicer: hladna voda se v hadilniku res prej ohladi na 0 stopinj C kt vroca, kr bi seveda bilo za pricakovati, ampk zna se zgodit, da pri tej T preprosto ne zmrzne, temvec se le ohladi/podhladi. Podhlajanje vode je ze precej znan pojav in v primernih okoliscinah ma lahk tekoca voda temperaturo –25 stopinj C, majhne kapljice pa celih –70 stopinj C. In podhlajene vodne kapljice, ki ob dotiku s kovinsko povrsino tkoj zmrznejo, so pr letalih, ki letajo skozi oblake, lahko velika in nevarna nadloga (ampk men osebno so tud vsa letala in leteci predmeti nevarna nadloga... tk da po moje, so prej letala nadloga kapljicam v oblahkih, kt pa kapljice letalom)... Mpemba pa je ugotovil, da vodo, ki se je vroco postavila v zmzovalnik, verjetno zaradi konvekcijskih tokov, ki se v njej pojavijo med ohlajanjem, ni mogoce podhladiti. In tko vroca voda v hladilniku zmrzne takoj, ko doseze za to potrebno T, mrzla pa se najprej podhladi in sele nato zmrzne! In to lahk traja dlje kakor zmrzovanje vroce vode.

Cudn... ampk simpl...

anomalija VRELISCA in TALISCA=LEDISCA

nekak je samoumevno, da se voda pri sobni temperaturi (=T) in atmosferskem tlaku (=P) nahaja v TEKOCI obliki..., jl? AMAPK podobne spojine so pr takih pogojih ze PLINI! Npr.. vodikov sulfid (=H2S)! Zanimiva spojina... ki je precej podobna vodi (po kemicni zgradbi). Sam, klub temu da mata obe molekuli prakticno zelo podbno obliko, po vrh usega ima zveplo (=S) kt element clo vecjo molekulsko maso od kisika (=O), se voda pri sobni T in atm.P najaha v TEKOCI obliki, H-sulfid pa v PLINASTI, tekoc postane sele pri -70 st.C. In pol lahk sledi vprasanje:

Od kod torej ta anomalija vode, za zivljenje nepogresljive snovi? Verjetno, da se vzrok skriva nekje med privlacnimi od odbojnimi silami (=disperzijskimi silami) v sami molekuli, ki sestavljajo spojino...

In voda za spojino, ki ima zlo simp sestavo, ima vsekakor "nenavadno" visoko T taliscca in prav tako "nenavadno" visoko T vrelisca! Beseda "nenavadno" se v tem primeru nanasa na primerjavo s spojinami v katerih prevladujejo disperzijske sile.

Verjetn je vecini znano, da se z vecanjem T (obicajne) snovi raztezajo, z zmanjsevanjem T pa krcijo?

Kt lahko snov raztezamo in krcimo s T jo lahko tudi s tlakom (=P)! Velja, da se s povecanjem tlaka, snov stisne... dobesedno tlak snov stisne, ampk bolj natancno: zmanjsa razdalje med molekulami. Ravno obratno kt T. Se prav:

ce/ko clovk/narava manjsa T ali pa veca P, povsod dobi enak rezultat = krcenje (neke obicajne) snovi z zmanjsevanjem razdalje med molekulami, ki sestavljajo neko spojino! in, ce povzamem T in P, lahk pridem do zakljucka, da so pri povecanem P medmolekulse razdalje dovolj majhne, da obicajne snovi zmrznejo, ze pri visji temperaturi: tlak ledisce torej zvisa!

Pri vodi je pa se to spet obratn... Pri njej pa tlak ledisca ne zvisa, ampk temperaturo ledisca zniza! Ta pri P=133,5bar znasa -1 stopinjo C. Ucinek P na ledisce ni posebno "velik", sam vsekako pa kaze na "nenavadno" smer!

anomalija POVRSINSKE NAPETOSTI

je (verjetn ze pricakovano) "nenavadno" velika. Zrd povrsinske napetosti majo dovolj majhne vodne kapljice obliko kroglice! In ce je njihova povrsina prevlecena recimo s tanko plastjo prahu (cvetnega, dimnega), taksna kapljica od povrsine na katero pade, odskoci kt zogica. Cesa podobnega pri drugih tekocinah ni za pricakovati...

anomalija SPECIFICNE in IZPARILNE toplote

po "pravilih" velja, da se med segrevanjem dolocene snovi toplota, ki se jo dovaja pretvori v notranjo energijo! Po sliki, ki jo ponuja kineticna teorija toplote, je notranje energija preprosto mehanska energija molekul, ki v snovi nihajo okoli svojih ravnovesnih leg. (Izjema so plini, kjer so mozni tud drugacni nacini termicnega gibanja). Ampk naprej: ce so medmolekulske sile velike, je tud energija termicnih nihanj lahko velika, kr pomeni, da se mora v snov, ce jo hocmo segreti za 1 stopinjo C, dovesti vec toplote. Koliko energije se za to potrebuje, izraza specificna toplota snovi.

In specificna toplota vode kt tekocine je dobesedno velika! Clo je za vec kt faktor 2 vecja od specificnih toplot ledu in vodne pare, kr je vsekakor "velika posebnost". Podobno je tudi z izparilno toploto vode... izparilna toplota vode je namrec energija, ki je potrebna da se upari dolocena masa tekocine, in za 1kg vode pri 100 stopinjah C je 2256,9 kJ/kg oz. priblizn 40,6 kJ/mol... kr predstavlja 5x kolicino energije za segretje vode od 0 do 100 stopinj C. In to je eden izmed glavnih razlogov, da vodna para pri 100 stopinjah C neprevidnega kuharja opece mnogo huje kt vrela voda!! Ker poleg notranje energije vrele vode, ki opece kozo al pa karkol drugega, para (po)skoduje se z njeno izparilno toploto.

anomalija 12 razlicnih OBLIK LEDU

predstava o notranji zgradbi ledu kt o urejeni prostorski mreZi tetraedrov je v nacelu sicer "pravilna", ne uposteva pa tega, da H-vezi vendarle niso povsem toge! Zato je vodne molekule v mrezo v resnici mogoce uredit na vec nacinov. Tko se danes pozna vsaj 12 razlicnih oblik ledu! kar je velik vec kt pri katerikoli drugi snovi!

Takoj se lahk pojavi vpr., al se vsaka od teh razlicnih vrst ledu stali pri 0 st.C? Odg. nanj je da in ne: pri atmosferskem tlaku se vsi stalijo, pri dovolj visokem tlaku (nekje 22.000 barov) pa obstaja led, ki se ne stali vse do 100 stopinj C!!! Nic cudnega, da to obliko imenujejo vroci led. Pravzaprav je zelo prakticno, da vroci led pri atmosferskem tlaku ne obstaja, kajti v nasprotnem primeru bi se zanesljivo zgodila kksna 109% ledena doba, cetudi ne bi bila mrzla…