ყინული, წყალი და ორთქლი ერთი და იგივე მოლეკულაა — H₂O. განსხვავება მხოლოდ იმაშია, რამდენად სწრაფად მოძრაობენ მოლეკულები და რამდენად მჭიდროდ არიან ერთმანეთთან დაკავშირებული. ჩაატარე ექსპერიმენტები ლაბორატორიაში, გაარკვიე მითები და შეამოწმე ცოდნა.
კოლბაში −50 °C-იანი ყინულის ნატეხია. ჩართე გაცხელება ან გაციება და დააკვირდი მოლეკულებს. შეასრულე მისიები: გაალღვე, აადუღე, ააორთქლე, დააკონდენსირე და ისევ გაყინე. სცადე ექსპერიმენტი მთაზეც.
დააკვირდი „პლატოებს“: დნობისა და დუღილის დროს ხაზი ჰორიზონტალურია — ენერგია მიდის, ტემპერატურა კი არ იცვლება.
წყლის მოლეკულა (H₂O) კუთხოვანია: ჟანგბადი ერთ მხარეს უარყოფითად არის დამუხტული, წყალბადები — დადებითად. ამიტომ მოლეკულები ერთმანეთს წყალბადური ბმებით იზიდავენ. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით უფრო სწრაფად მოძრაობენ და მით უფრო ადვილად წყვეტენ ამ ბმებს.
ყინული 0 °C-ზე დნება. მთელი ენერგია მესერის დანგრევას ხმარდება.
გაყინვისას წყალი სითბოს გასცემს. ამიტომ ბოსტნეულის საცავებში ზოგჯერ წყლის ვედროს დგამენ — გაყინვისას ის ჰაერს ათბობს.
აორთქლება ზედაპირიდან ნებისმიერ ტემპერატურაზე ხდება. დუღილი მთელ მოცულობაში მიმდინარეობს, როცა ორთქლის წნევა გარე წნევას გაუტოლდება.
ცვარი, ნისლი, ღრუბლები, დაორთქლილი სათვალე. ორთქლით დამწვრობა მძიმეა სწორედ ამ სითბოს გამო.
ყინვაში გაფენილი სარეცხი მაინც შრება; მზიან ყინვიან დღეს თოვლი გალღობის გარეშე „ქრება“.
თრთვილი ხეებზე, ყინულის ნახატები ფანჯარაზე და ფიფქები ღრუბელში — ორთქლი პირდაპირ კრისტალად იქცევა.
0 °C არ არის ყინულის „ჩვეულებრივი“ ტემპერატურა — ეს არის ზღვარი, სადაც ნორმალურ წნევაზე ყინული და წყალი წონასწორობაში არიან. ცელსიუსის სკალა თავდაპირველად სწორედ ამ წერტილით და წყლის დუღილით განისაზღვრა.
| წერტილი | °C | K | °F |
|---|---|---|---|
| აბსოლუტური ნული | −273.15 | 0 | −459.67 |
| ყინულის დნობა (1 ატმ) | 0 | 273.15 | 32 |
| სამმაგი წერტილი | 0.01 | 273.16 | 32.02 |
| მაქსიმალური სიმკვრივე | 3.98 | 277.13 | 39.2 |
| დუღილი (1 ატმ) | 100 | 373.15 | 212 |
| კრიტიკული წერტილი | 373.95 | 647.1 | 705.1 |
ხშირი წარმოდგენები წყალზე, რომლებიც მხოლოდ ნაწილობრივ ან საერთოდ არ არის სწორი.
წყალი დუღს მაშინ, როცა მისი ორთქლის წნევა გარე ჰაერის წნევას გაუტოლდება. რაც უფრო მაღლა ავდივართ, მით ნაკლები ჰაერი გვაწვება ზემოდან, წნევა მცირდება — და წყალს ადუღებისთვის ნაკლები ტემპერატურა სჭირდება. მარტივი წესი: ყოველ ≈300 მეტრზე დუღილის წერტილი ≈1 °C-ით ეცემა.
გამოთვლილია სტანდარტული ატმოსფეროს ფორმულით და ანტუანის განტოლებით. რეალური ამინდი წნევას რამდენიმე კპა-ით ცვლის, ამიტომ დუღილის ტემპერატურა ±1 °C-ით შეიძლება განსხვავდებოდეს.
საჭმელი იხარშება მაღალი ტემპერატურით, და არა წყლის თუხთუხის გამო. ევერესტზე 70 °C-იან „მდუღარე“ წყალში კვერცხი თითქმის ვერ მოიხარშება, ხოლო ყაზბეგზე ხარშვას დაახლოებით 20–30%-ით მეტი დრო სჭირდება.
ჰერმეტული სახურავი ორთქლს არ უშვებს და წნევა ≈2 ატმოსფერომდე იზრდება. წყალი ≈120 °C-ზე დუღს და საჭმელი 2–3-ჯერ სწრაფად მზადდება. მთის სოფლებში ამიტომაა ასე პოპულარული.
თუ შპრიცში ცოტა თბილ წყალს ჩაასხამ, ცერით დაახშობ და დგუშს უკან გაწევ, წნევა დაეცემა და წყალი ოთახის ტემპერატურაზეც ადუღდება. (სცადე მხოლოდ მასწავლებელთან ერთად.)
ჰორიზონტალური ღერძი გვიჩვენებს, რამდენი ენერგია დავამატეთ, ვერტიკალური — ტემპერატურას. გრაფიკი მასშტაბითაა დახატული: ნახე, რამხელა ადგილი უჭირავს აორთქლებას.
Q = c·m·Δt = 2.09 · 1 · 20
Q = λ·m. ტემპერატურა არ იცვლება.
Q = 4.186 · 1 · 100
Q = L·m — დნობაზე ≈6.8-ჯერ მეტი და მთელი გათბობის ≈73%.
Q = 2.01 · 1 · 20
ეს დაახლოებით იმდენია, რამდენსაც 2 კვტ-იანი ჩაიდანი 26 წუთში ხარჯავს.
ეს რუკა ერთად აჩვენებს ტემპერატურასაც და წნევასაც. ხაზები საზღვრებია მდგომარეობებს შორის. ჰორიზონტალური წყვეტილი ხაზი ზღვის დონის წნევაა: ის დნობის ხაზს 0 °C-ზე კვეთს, დუღილის ხაზს კი 100 °C-ზე. ევერესტის ხაზი დუღილის მრუდს ≈70 °C-ზე კვეთს.
წნევის ღერძი ლოგარითმულია: ყოველი დანაყოფი 100-ჯერ მეტია წინაზე. დნობის ხაზი თითქმის ვერტიკალურია და ოდნავ მარცხნივ იხრება — წყლის იშვიათი თვისება: წნევა ყინულს ადნობს. 374 °C-სა და 22 მპა-ზე ზემოთ წყალი ზეკრიტიკული ფლუიდია — არც სითხე და არც აირი.
10 კითხვა. აირჩიე პასუხი და წაიკითხე ახსნა.