Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Это личная страница участника русской Википедии.
Это не энциклопедическая статья.
Если вы видите эту страницу не на сайте русской Википедии (ru.wikipedia.org или ru.m.wikipedia.org), то вы просматриваете зеркало сайта. Это означает, что эта страница могла устареть, и человек, которому принадлежит эта страница, может не иметь какого-либо отношения к другим проектам, кроме Википедии.
Оригинал страницы находится по адресу ru.wikipedia.org/wiki/Участник:Glazo.
Аморфный лёд - вода в форме твердого аморфного вещества, у которого молекулы воды расположены случайным образом, наподобие атомов в обычном стекле. Чаще всего в природе лёд находится в поликристаллическом состоянии. Аморфный лед отличается тем, что у него отсутствует дальний порядок кристаллической структуры.
Аморфный лед получают путем чрезвычайно быстрого охлаждения жидкой воды (со скоростью порядка 1000000 К в секунду), так что молекулы не успевают сформировать кристаллическую решётку.
Точно так же, как существует много кристаллических форм льда (в настоящее время известны пятнадцать модификаций), есть также разные формы аморфного льда, отличающихся главным образом плотностью.
Содержание
Способы получения
Аморфный лёд существует в трех главных формах: аморфный лёд низкой плотности (АЛНП или LDA), образующийся при атмосферном давлении и ниже, аморфный лёд высокой плотности (АЛВП или HDA) и аморфный лёд очень высокой плотности (АЛОВП или VHDA), образующийся при высоких давлениях. Лёд АЛНП получают очень быстрым охлаждением жидкой воды («сверхохлажденная стекловидная вода», HGW), или конденсацией водяного пара на очень холодной подложке («аморфная твёрдая вода», ASW), или путем нагрева высокоплотностных форм льда при нормальном давлении («LDA»).
Почти любое кристаллическое вещество можно быстрым охлаждением из расплава перевести в метастабильное аморфное состояние. Именно при осаждении водяного пара на медную пластинку, охлаждённую ниже 163 К, впервые был получен аморфный лёд с плотностью 0,93 г/см, он же аморфная твёрдая вода, или стеклообразная вода. Если менять температуру подложки и скорость осаждения, то можно получать и лёд другой плотности. Так, при 77К и скорости осаждения 10 мг в час получается лёд плотности 0,94 г/см, а при 10К и скорости 4 мг в час — 1,1 г/см, причём его структура, хоть и лишённая дальнего порядка, оказывается гораздо сложнее, чем у предыдущего аморфного льда. До сих пор неясно: одна и та же модификация аморфного льда (с плотностью 0,94 г/см) образуется при нагревании АЛВП и при осаждении из пара или они различаются.
Самый тяжёлый из аморфных льдов получают, однако, из льда Ih. Для этого кристаллический лёд охлаждают до 77К, а потом сдавливают. Когда давление достигает интервала 1–1,5 ГПа, объём образца резко уменьшается — это означает, что кристаллическая структура перестроилась. Рентгеновское исследование порошка полученного льда показывает, что дальний порядок в расположении молекул воды разрушился и возник аморфный лёд, причём при возврате к атмосферному давлению порядок не восстанавливается. Плотность такого льда при давлении 1ГПа равна 1,3 г/см, а при нормальном давлении — 1,17 г/см.
Если лёд высокой плотности нагреть при нормальном давлении, он не превратится в исходный лёд Ih, а вместо этого станет ещё одной модификацией аморфного льда, на сей раз с низкой плотностью, 0,94 г/см. Этот лёд при дальнейшем нагревании в районе 150 К закристаллизуется, но опять не в исходный лёд Ih, a примет кубическую сингонию льда Ic.
С аморфными льдами можно ставить и другие опыты, превращая их в новые льды. В частности, одно из таких превращений приводит к получению аморфного льда сверхвысокой плотности: при атмосферном давлении она равна рекордным 1,25 г/см.
Тяжёлые аморфные льды вполне могли бы утонуть в обычной воде, но этого не случается: слегка нагревшись, они превратятся в кристаллический лёд, плотность которого окажется меньше водяной, и тот, не успев растаять, всплывёт вверх. Строго говоря, слово "плавление" к аморфному льду неприменимо, поскольку этот процесс происходит в интервале температур, что по-английски называется "softening" (размягчение).
С таянием аморфных льдов связана одна из нерешенных проблем. На фазовой диаграмме состояния льда граница между аморфными льдами низкой и высокой плотностей протягивается и в область жидкой фазы. Получается, что при плавлении каждого из этих льдов должна получаться соответственно менее и более плотная вода, причём разница удельных объёмов у этих двух вод может достигать 20%. Температура же этого плавления лежит в интервале от 130 до 200 К (в зависимости от давления). Можно предположить, что есть ещё точка, где сосуществуют три жидких фазы: две соответствуют размягчённым АЛНП и АЛВП, и одна — обычной жидкой. Её координаты — 0,1 ГПа и 200 К. К сожалению, довести аморфные льды до прямого превращения в жидкость не удаётся; при нагреве до примерно 150 К они становятся кристаллическим льдом. А он тает при гораздо более высокой температуре.
Примечания
См. также или Проба пера
проба
Работать,
работать
и работать!В. И. Ленин
иже херувимы восплачут и взыскуют мя
Статья основана на материалах Литературной энциклопедии 1929—1939.
Ссылки
Категория:Лёд
Категория:Гидрология
Категория:Гляциология
en:Amorphous ice
fr:Glace amorphe
sl:Amorfni led
|
|