A jég egy szilárd anyag, amely aggregált állapotban van, és szobahőmérsékleten hajlamos gáz- vagy folyékony halmazállapotúvá válni. A jég tulajdonságait több száz évvel ezelőtt kezdték el tanulmányozni. Körülbelül kétszáz évvel ezelőtt a tudósok felfedezték, hogy a víz nem egyszerű vegyület, hanem összetett kémiai elem, amely oxigénből és hidrogénből áll. A felfedezés után a víz képlete úgy nézett ki, mint H2O.
A jég szerkezete
H2O két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll. Nyugalomban a hidrogén az oxigénatom tetején található. Egy egyenlő szárú háromszög csúcsait oxigénnek és hidrogénionoknak kell elfoglalniuk: az oxigén a derékszög tetején található. A víznek ezt a szerkezetét dipólnak nevezik.
A jég 11,2%-a hidrogén, a többi pedig oxigén. A jég tulajdonságai a kémiai szerkezetétől függenek. Néha gáznemű vagy mechanikus képződményeket tartalmaz -szennyeződések.
A természetben a jég néhány kristályos faj formájában található, amelyek stabilan megtartják szerkezetüket nulla és az alatti hőmérsékleten, de nulla és afölötti hőmérsékleten olvadni kezd.
Kristályszerkezet
A jég, a hó és a gőz tulajdonságai teljesen eltérőek, és a kristályok szerkezetétől függenek. Szilárd állapotban a H2O-t négy molekula veszi körül, amelyek a tetraéder sarkain helyezkednek el. Mivel a koordinációs szám alacsony, a jég áttört szerkezetű lehet. Ez tükröződik a jég tulajdonságaiban és sűrűségében.
Jégformák
A jég az egyik leggyakoribb anyag a természetben. A Földön a következő fajtái vannak:
- folyó;
- tó;
- tengerészeti;
- firny;
- glaciális fekete;
- föld.
Van jég, amely közvetlenül szublimációval keletkezik, pl. gőzállapotból. Ez a nézet csontváz formát ölt (hópelyheknek hívjuk őket), valamint dendrites és csontváznövekedés halmazait (dér, fagy).
Az egyik leggyakoribb formája a cseppkövek, azaz a jégcsapok. Az egész világon nőnek: a Föld felszínén, barlangokban. Ez a fajta jég az őszi-tavaszi időszakban körülbelül nulla fokos hőmérséklet-különbség mellett a vízcseppek áramlásával jön létre.
A tározók szélein, a víz és a levegő határán, valamint a tócsák szélén megjelenő jégcsíkok formájában megjelenő képződményeket jégpartoknak nevezzük.
Jég képződhet porózus talajban rostos formábanér.
Jégtulajdonságok
Az anyag különböző halmazállapotú lehet. Ez alapján felvetődik a kérdés: a jég milyen tulajdonsága nyilvánul meg egy adott állapotban?
A tudósok azonosítják a fizikai és mechanikai tulajdonságokat. Mindegyiknek megvannak a maga sajátosságai.
Fizikai tulajdonságok
A jég fizikai tulajdonságai a következők:
-
Sűrűség. A fizikában az inhomogén közeget a közeg anyagának tömege és a benne lévő térfogat arányának határa jelenti. A víz sűrűsége más anyagokhoz hasonlóan a hőmérséklet és a nyomás függvénye. Általában állandó vízsűrűséget használnak a számításokhoz, ami egyenlő 1000 kg/m3. Pontosabb sűrűségmutatót csak akkor veszünk figyelembe, ha a sűrűségkülönbség eredményének fontossága miatt nagyon pontos számításokat kell végezni.
A jég sűrűségének számításakor figyelembe veszik, hogy melyik víz jéggé vált: mint tudod, a sós víz sűrűsége nagyobb, mint a desztillált vízé.
-
Víz hőmérséklet. A víz kristályosodása általában nulla fokos hőmérsékleten megy végbe. A fagyási folyamatok a hő felszabadulásával járó ugrások során következnek be. A fordított folyamat (olvadás) akkor következik be, amikor a felszabaduló hőmennyiség ugyanannyi hőt nyel el, de ugrások nélkül, de fokozatosan.
A természetben vannak olyan körülmények, amelyek között a víz túlhűl, de nem fagy meg. Egyes folyók még -2 fokon is folyékonyak maradnak.
- Hőteljesítmény. Ez az a hőmennyiség, amely a test felmelegedésekor elnyelődikfokozat. Van egy fajlagos hőkapacitás, amelyet egy kilogramm desztillált víz egy fokkal történő felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség jellemez.
- Tömöríthetőség. A hó és jég másik fizikai tulajdonsága az összenyomhatóság, amely a megnövekedett külső nyomás hatására befolyásolja a térfogat csökkenését. A reciprok a rugalmasság.
- Jégerő.
- A jég színe. Ez a tulajdonság a fényelnyeléstől és a sugarak szóródásától, valamint a fagyott vízben lévő szennyeződések mennyiségétől függ. A folyók és a tó jege idegen szennyeződések nélkül halványkék fényben látható. A tengeri jég teljesen más lehet: kék, zöld, kék, fehér, barna, acélos árnyalatú. Néha fekete jeget lehet látni. Ezt a színt a nagy mennyiségű ásványi anyag és különféle szerves szennyeződések miatt nyeri el.
Jég mechanikai tulajdonságai
A jég és a víz mechanikai tulajdonságait a külső környezettel szembeni ellenállás határozza meg egy területegységhez viszonyítva. A mechanikai tulajdonságok a szerkezettől, a sótartalomtól, a hőmérséklettől és a porozitástól függenek.
A jég rugalmas, viszkózus, képlékeny képződmény, de bizonyos körülmények között megkeményedik és nagyon törékennyé válik.
A tengeri jég és az édesvíz különbözik: az előbbi sokkal műanyagosabb és kevésbé tartós.
Ha hajók elhaladnak, figyelembe kell venni a jég mechanikai tulajdonságait. Ez akkor is fontos, ha jeges utakat, kereszteződéseket és egyebeket használ.
Víz, hó és jég vanhasonló tulajdonságok, amelyek meghatározzák az anyag jellemzőit. Ugyanakkor sok más tényező is befolyásolja ezeket az értékeket: a környezeti hőmérséklet, a szilárd anyagban lévő szennyeződések, valamint a folyadék kezdeti összetétele. A jég az egyik legérdekesebb anyag a Földön.
