Welche Wasseranomalien kennen Sie? Was erklärt die Anomalie der Wasserdichte?
Der einfachste, am weitesten verbreitete und zugleich geheimnisvollste und erstaunlichste Stoff der Welt ist Wasser. Variable Dichte, hohe Wärmekapazität und enorme Oberflächenspannung von Wasser, seine Fähigkeit zum „Gedächtnis“ und seine Struktur sind allesamt anomale Eigenschaften einer so scheinbar einfachen Substanz wie H20.
Das Interessanteste ist, dass Leben dank der anomalen Eigenschaften des Wassers existiert, die aus der Sicht der Gesetze der Physik und Chemie lange Zeit nicht erklärt werden konnten. Dies liegt daran, dass zwischen Wassermolekülen Wasserstoffbrückenbindungen bestehen. Daher ist Wasser im flüssigen Zustand nicht nur eine Mischung von Molekülen, sondern ein komplexes und dynamisch veränderliches Netzwerk von Wasserclustern. Jeder einzelne Cluster lebt nur für kurze Zeit, aber es ist das Verhalten der Cluster, das die Struktur und Eigenschaften des Wassers beeinflusst.
Im Vergleich zu anderen binären Wasserstoffverbindungen weist Wasser ungewöhnliche Gefrier- und Siedetemperaturen auf. Wenn wir die Schmelzpunkte wassernaher Verbindungen vergleichen: H2S, H2Te, H2Se, dann können wir davon ausgehen, dass der Schmelzpunkt von H20 zwischen 90 und -120 °C liegen sollte. In Wirklichkeit liegt er jedoch bei 0 °C. Der Siedepunkt Der Punkt ist ähnlich: Für H2S sind es -60,8 °C, für H2Se -41,5 °C, H2Te -18 °C. Trotzdem sollte Wasser mindestens bei +70 °C sieden, und es siedet bei +100 °C. Basierend Daraus, dass die Schmelz- und Siedepunkte von Wasser anomale Eigenschaften sind, können wir schließen, dass unter den Bedingungen unseres Planeten auch der flüssige und feste Zustand von Wasser anomal sind. Lediglich Gas und Zustand sollten normal sein.
Sie wissen bereits, dass sich Körper bei Erwärmung ausdehnen und bei Abkühlung zusammenziehen. So paradox es auch erscheinen mag, Wasser verhält sich anders. Beim Abkühlen von 100 °C auf -4 °C zieht sich Wasser zusammen und erhöht seine Dichte. Bei einer Temperatur von +4 °C hat es die höchste Dichte. Doch bei weiterer Abkühlung auf 0 °C beginnt es sich auszudehnen und seine Dichte nimmt ab! Bei 0 °C (der Gefriertemperatur von Wasser) geht Wasser in einen festen Aggregatzustand über. Der Moment des Übergangs geht mit einer starken Volumenzunahme (um etwa 10 %) und einer entsprechenden Abnahme der Dichte einher. Ein Beweis für dieses Phänomen ist, dass Eis auf der Wasseroberfläche schwimmt. Alle anderen Stoffe (mit Ausnahme von Wismut und Gallium) sinken in den beim Schmelzen entstehenden Flüssigkeiten ab. Die phänomenale variable Dichte des Wassers ermöglicht es Fischen, in Gewässern zu leben, die gefrieren: Wenn die Temperatur unter -4 °C sinkt, bleibt das kältere Wasser, das weniger dicht ist, an der Oberfläche und gefriert, und Temperaturen über Null bleiben unter Eis.
Wasser hat im flüssigen Zustand eine ungewöhnlich hohe Wärmekapazität. Die Wärmekapazität von Wasser ist doppelt so groß wie die Wärmekapazität von Dampf, und die Wärmekapazität von Dampf ist gleich der Wärmekapazität von ... Eis. Die Wärmekapazität ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur um 1 °C zu erhöhen. Bei einer Erwärmung von 0 °C auf +35 °C erhöht sich seine Wärmekapazität nicht, sondern nimmt ab. Bei weiterer Erwärmung von +35 °C auf +100 °C beginnt es wieder zu wachsen. Die Körpertemperatur lebender Organismen fällt mit den niedrigsten Werten der Wärmekapazität von Wasser zusammen.
Unter Unterkühlung versteht man die Fähigkeit von Wasser, auf Temperaturen unter seinem Gefrierpunkt abzukühlen und dabei flüssig zu bleiben. Diese Eigenschaft besitzt sehr reines Wasser, frei von verschiedenen Verunreinigungen, die beim Gefrieren als Kristallisationszentren dienen könnten.
Völlig anomal ist auch die Abhängigkeit der Gefriertemperatur von Wasser vom Druck.
Mit zunehmendem Druck sinkt der Gefrierpunkt; die Abnahme beträgt etwa 1 °C pro 130 Atmosphären. Bei anderen Stoffen hingegen steigt der Gefrierpunkt mit steigendem Druck.
Wasser hat eine hohe Oberflächenspannung (nur Quecksilber hat einen höheren Wert). Wasser hat eine hohe Benetzungsfähigkeit – dadurch ist das Phänomen der Kapillarität möglich, also die Fähigkeit einer Flüssigkeit, den Füllstand in Röhren zu verändern Kanäle beliebiger Form oder poröse Körper.
Wasser erhält in Nanoröhren, deren Durchmesser nahe bei 1 10'9 m liegt, erstaunliche Eigenschaften: Seine Viskosität steigt stark an und Wasser erhält die Fähigkeit, bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt nicht zu gefrieren. Wassermoleküle in Nanoröhren ordnen sich bei einer Temperatur von -23 °C und einem Druck von 40.000 Atmosphären unabhängig voneinander zu spiralförmigen „Leitern“ an, darunter Doppelhelices, die sehr an die helikale Struktur der DNA erinnern.
Die Wasseroberfläche hat aufgrund der Ansammlung von Hydroxylionen OH - ein negatives elektrisches Potenzial. Positiv geladene Hydroniumionen H30 + werden von der negativ geladenen Wasseroberfläche angezogen und bilden eine elektrische Doppelschicht.
Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser – dieses paradoxe Phänomen wird Membraneffekt genannt. Die Wissenschaft hat heute noch keine Erklärung dafür geliefert,
Bei -120 °C passieren mit Wasser seltsame Dinge: Es wird zähflüssig, wie Melasse, und bei Temperaturen unter -135 °C verwandelt es sich in „glasartiges“ Wasser – eine feste Substanz ohne kristalline Struktur.
7. Wasseranomalien
Chemisch reines Wasser hat eine Reihe von Eigenschaften, die es deutlich von anderen natürlichen Körpern und chemischen Analoga (Hydriden von Elementen der Gruppe 6 des Mendelejew-Periodensystems) und von anderen Flüssigkeiten unterscheiden. Diese besonderen Eigenschaften werden als Wasseranomalien bezeichnet.
Bei der Untersuchung von Wasser und insbesondere seinen wässrigen Lösungen kamen Wissenschaftler immer wieder zu der Überzeugung, dass Wasser abnormale – anomale Eigenschaften hat, die nur ihm, Ihrer Majestät – dem Wasser, innewohnen, das uns Leben und die Fähigkeit zum Denken gab. Wir ahnen nicht einmal, dass solch vertraute und natürliche Eigenschaften des Wassers in der Natur, in verschiedenen Technologien und schließlich in unserem Alltag einzigartig und unnachahmlich sind.
Dichte
Eine für die gesamte Biosphäre äußerst wichtige Eigenschaft von Wasser ist seine Fähigkeit, im gefrorenen Zustand sein Volumen zu vergrößern statt zu verringern, d. h. Dichte reduzieren. Wenn eine Flüssigkeit in einen festen Zustand übergeht, rücken die Moleküle tatsächlich näher beieinander und die Substanz selbst wird mit abnehmendem Volumen dichter. Ja, für alle sehr unterschiedlichen Flüssigkeiten, aber nicht für Wasser. Eine Ausnahme bildet hier Wasser. Beim Abkühlen verhält sich Wasser zunächst wie andere Flüssigkeiten: Mit zunehmender Dichte verringert es sein Volumen. Dieses Phänomen kann bis +3,98°C beobachtet werden. Bei einem weiteren Temperaturabfall auf 0 °C gefriert dann das gesamte Wasser und dehnt sein Volumen aus. Dadurch wird das spezifische Gewicht von Eis geringer als das von Wasser und das Eis schwimmt. Wenn das Eis nicht schwimmen, sondern sinken würde, würden alle Gewässer (Flüsse, Seen, Meere) zu Boden gefrieren, die Verdunstung würde stark zurückgehen und alle Süßwassertiere und -pflanzen würden sterben. Das Leben auf der Erde würde unmöglich werden. Wasser ist die einzige Flüssigkeit auf der Erde, deren Eis nicht sinkt, weil ihr Volumen 1/11 größer ist als das Wasservolumen.
Oberflächenspannung
Da runde Wasserbälle sehr elastisch sind, regnet es und es fällt Tau. Was ist diese erstaunliche Kraft, die Tautropfen konserviert und die Oberflächenwasserschicht in jeder Pfütze elastisch und relativ haltbar macht?
Es ist bekannt, dass die Nadel nicht sinkt, wenn man sie vorsichtig auf die Oberfläche von in eine Untertasse gegossenem Wasser legt. Das spezifische Gewicht des Metalls ist jedoch viel größer als das von Wasser. Wassermoleküle werden durch die Kraft der Oberflächenspannung gebunden, die es ihnen ermöglicht, in den Kapillaren aufzusteigen und dabei die Schwerkraft zu überwinden. Ohne diese Eigenschaft des Wassers wäre auch Leben auf der Erde unmöglich.
Wärmekapazität
Kein Stoff auf der Welt absorbiert oder gibt so viel Wärme an die Umgebung ab wie Wasser. Die Wärmekapazität von Wasser ist zehnmal höher als die von Stahl und 30-mal höher als die von Quecksilber. Wasser speichert die Wärme auf der Erde.
Von der Oberfläche der Meere, Ozeane und Land verdunsten pro Jahr 520.000 Kubikkilometer Wasser, die beim Kondensieren viel Wärme an die Kälte- und Polarregionen abgeben.
Wasser im menschlichen Körper macht 70-90 % aus. vom Körpergewicht. Hätte Wasser nicht eine solche Wärmekapazität wie heute, wäre ein Stoffwechsel bei Warm- und Kaltblütern unmöglich.
Wasser erwärmt sich am leichtesten und kühlt am schnellsten in einer Art „Temperaturgrube“ ab, die +37°C, der Temperatur des menschlichen Körpers, entspricht.
Es gibt mehrere weitere anomale Eigenschaften von Wasser:
Keine Flüssigkeit nimmt Gase so gierig auf wie Wasser. Sie verschenkt sie aber auch leicht. Regen löst alle giftigen Gase der Atmosphäre. Wasser ist sein leistungsstarker natürlicher Filter, der die Atmosphäre von allen schädlichen und giftigen Gasen reinigt. Eine weitere erstaunliche Eigenschaft von Wasser zeigt sich, wenn es einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Wasser, das einer magnetischen Behandlung unterzogen wird, verändert die Löslichkeit von Salzen und die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen.
Aber die erstaunlichste Eigenschaft von Wasser ist die Eigenschaft eines nahezu universellen Lösungsmittels. Und wenn sich manche Stoffe darin nicht auflösen, dann spielte dies auch eine große Rolle in der Evolution des Lebens: Höchstwahrscheinlich verdankt das Leben seine Entstehung und Entwicklung in der aquatischen Umwelt den hydrophoben Eigenschaften primärer biologischer Membranen.
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Anomalien in den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasser
(Merkmal für einen ungewöhnlich hohen Informationsgehalt von Wasser)
Im Periodensystem der Elemente D.I. Mendelejews Sauerstoff bildet eine eigene Untergruppe. Der darin enthaltene Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur haben in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften viele Gemeinsamkeiten. Die Gemeinsamkeit der Eigenschaften lässt sich in der Regel für Verbindungen des gleichen Typs nachweisen, die von Mitgliedern der Untergruppe gebildet werden. Wasser zeichnet sich jedoch durch Abweichungen von den Regeln aus.
Von den leichtesten Verbindungen der Sauerstoff-Untergruppe (und das sind Hydride) ist Wasser die leichteste. Die physikalischen Eigenschaften von Hydriden werden wie bei anderen Arten chemischer Verbindungen durch die Position in der Tabelle der Elemente der entsprechenden Untergruppe bestimmt. Je leichter das Element der Nebengruppe ist, desto höher ist die Flüchtigkeit seines Hydrids. Daher sollte in der Sauerstoff-Untergruppe die Flüchtigkeit von Wasser – Sauerstoffhydrid – am höchsten sein. Dieselbe Eigenschaft zeigt sich sehr deutlich in der Fähigkeit des Wassers, an vielen Gegenständen „anzukleben“, also zu benetzen.
Bei der Untersuchung dieses Phänomens wurde festgestellt, dass alle Stoffe, die leicht mit Wasser benetzt werden (Ton, Sand, Glas, Papier usw.), mit Sicherheit Sauerstoffatome enthalten. Um die Natur der Benetzung zu erklären, erwies sich diese Tatsache als entscheidend: Energetisch unausgeglichene Moleküle der Oberflächenschicht des Wassers sind in der Lage, zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen mit „fremden“ Sauerstoffatomen zu bilden. Aufgrund der Oberflächenspannung und Benetzbarkeit kann Wasser in engen vertikalen Kanälen auf eine höhere Höhe aufsteigen, als die Schwerkraft zulässt, d. h. Wasser hat die Eigenschaft der Kapillarität.
Die Kapillarität spielt bei vielen natürlichen Prozessen auf der Erde eine wichtige Rolle. Dadurch benetzt Wasser die Bodenschicht, die deutlich über dem Grundwasserspiegel liegt, und versorgt die Pflanzenwurzeln mit Nährstofflösungen. Die Kapillarität ist für die Bewegung von Blut und Gewebeflüssigkeiten in lebenden Organismen verantwortlich.
Aber Wasser zeichnet sich durch bestimmte Merkmale seiner Eigenschaften aus. Beispielsweise erweisen sich die höchsten Eigenschaften von Wasser als genau die Eigenschaften, die am niedrigsten sein sollten: Siede- und Gefriertemperaturen, Verdampfungs- und Schmelzwärme.
Die Siede- und Gefrierpunkte von Hydriden von Elementen der Sauerstoff-Untergruppe sind in Abb. grafisch dargestellt. 1.7. Das schwerste aller Hydride 
sie sind negativ: oberhalb von 0°C ist diese Verbindung gasförmig. Wenn wir zu leichteren Hydriden übergehen ( 
,
) Siede- und Gefriertemperaturen nehmen zunehmend ab. Wenn dieses Muster weiterhin bestehen würde, würde man erwarten, dass Wasser bei -70 °C siedet und bei -90 °C gefriert. In diesem Fall könnte es unter terrestrischen Bedingungen weder in festem noch in flüssigem Zustand existieren. Der einzig mögliche Zustand wäre ein gasförmiger (Dampf-)Zustand. Aber in der Grafik der Abhängigkeit der kritischen Temperaturen für Hydride als Funktion ihres Molekulargewichts gibt es einen unerwartet starken Anstieg – der Siedepunkt von Wasser liegt bei +100 °C, der Gefrierpunkt bei 0 °C. Dies ist ein klarer Vorteil der Assoziativität – ein breiter Temperaturbereich der Existenz, die Fähigkeit, alle Phasenzustände unter den Bedingungen unseres Planeten zu realisieren.
Die Assoziativität von Wasser beeinflusst auch die sehr hohe spezifische Wärme seiner Verdampfung. Um bereits auf 100 °C erhitztes Wasser zu verdampfen, ist sechsmal mehr Wärme erforderlich, als um die gleiche Wassermasse um 80 °C (von 20 auf 100 °C) zu erhitzen.
Jede Minute werden eine Million Tonnen Wasser in der Hydrosphäre durch Sonnenwärme verdampft. Dadurch wird ständig eine enorme Wärmemenge an die Atmosphäre abgegeben, die der Menge entspricht, die 40.000 Kraftwerke mit einer Leistung von jeweils 1 Milliarde Kilowatt erzeugen würden.
Beim Schmelzen von Eis wird viel Energie für die Überwindung der assoziativen Bindungen von Eiskristallen aufgewendet, allerdings sechsmal weniger als beim Verdunsten von Wasser. Moleküle 
bleiben tatsächlich in der gleichen Umgebung, nur der Phasenzustand des Wassers ändert sich.
Die spezifische Schmelzwärme von Eis ist höher als die vieler Stoffe; sie entspricht der Wärmemenge, die beim Erhitzen von 1 g Wasser um 80 °C (von 20 auf 100 °C) verbraucht wird. Beim Gefrieren von Wasser gelangt eine entsprechende Wärmemenge an die Umgebung, beim Schmelzen des Eises wird diese absorbiert. Daher sind Eismassen im Gegensatz zu dampfförmigen Wassermassen eine Art Wärmeabsorber in einer Umgebung mit positiven Temperaturen.
Ungewöhnlich hohe Werte der spezifischen Verdampfungswärme von Wasser und der spezifischen Schmelzwärme von Eis werden vom Menschen bei industriellen Tätigkeiten genutzt. Das Wissen um die natürlichen Eigenschaften dieser physikalischen Eigenschaften legt manchmal mutige und wirksame technische Lösungen nahe. Daher wird Wasser in der Produktion häufig als praktisches und kostengünstiges Kühlmittel in einer Vielzahl technologischer Prozesse eingesetzt. Nach der Verwendung kann das Wasser in ein natürliches Reservoir zurückgeführt und durch eine frische Portion ersetzt werden, oder es kann nach der Kühlung in speziellen Geräten – Kühltürmen – wieder der Produktion zugeführt werden. In vielen Hüttenwerken wird als Kühlmittel statt kaltem Wasser kochendes Wasser verwendet. Die Kühlung erfolgt durch Nutzung der Verdampfungswärme – die Effizienz des Prozesses erhöht sich um ein Vielfaches und der Bau sperriger Kühltürme ist nicht erforderlich. Selbstverständlich werden Siedewasserkühler dort eingesetzt, wo Gegenstände gekühlt werden müssen, die über 100 °C heiß sind.
Die weit verbreitete Verwendung von Wasser als Kühlmittel erklärt sich nicht nur und nicht so sehr aus seiner Verfügbarkeit und Billigkeit. Der wahre Grund muss auch in seinen physikalischen Eigenschaften gesucht werden. Es stellt sich heraus, dass Wasser eine weitere bemerkenswerte Fähigkeit besitzt – eine hohe Wärmekapazität. Da das Wasser selbst eine große Menge Wärme aufnimmt, erwärmt es sich nicht wesentlich. Die spezifische Wärme von Wasser ist fünfmal höher als die von Sand und fast zehnmal höher als die von Eisen. Die Fähigkeit des Wassers, große Wärmeenergiereserven anzusammeln, ermöglicht es, starke Temperaturschwankungen auf der Erdoberfläche zu verschiedenen Jahreszeiten und zu verschiedenen Tageszeiten auszugleichen. Dadurch ist Wasser der Hauptregulator des thermischen Regimes unseres Planeten.
Interessant ist, dass die Wärmekapazität von Wasser nicht nur in ihrem Wert anomal ist. Die spezifische Wärmekapazität ist bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedlich, und die Art der Temperaturänderung der spezifischen Wärmekapazität ist einzigartig: Sie nimmt mit zunehmender Temperatur im Bereich von 0 bis 37 °C ab und mit weiterem Temperaturanstieg zu . Der Minimalwert der spezifischen Wärmekapazität von Wasser wurde bei einer Temperatur von 36,79 °C ermittelt, was der normalen Temperatur des menschlichen Körpers entspricht. In der Nähe dieses Punktes liegt auch die Normaltemperatur fast aller warmblütigen Lebewesen.
Es stellte sich heraus, dass bei dieser Temperatur auch im Flüssigkristallsystem Wasser-Eis Mikrophasenumwandlungen stattfinden. Es wurde festgestellt, dass Wasser bei einem Temperaturwechsel von 0 auf 100 °C nacheinander fünf solcher Umwandlungen durchläuft. Sie wurden Mikrophase genannt, da die Länge der Kristalle mikroskopisch klein ist und nicht mehr als 0,2...0,3 nm beträgt. Die Temperaturgrenzen der Übergänge liegen bei 0, 15, 30, 45, 60 und 100°C.
Der Temperaturbereich des Lebens warmblütiger Tiere liegt innerhalb der Grenzen der dritten Phase (30...45°C). Andere Arten von Organismen haben sich an andere Temperaturbereiche angepasst. Beispielsweise vermehren sich Fische, Insekten und Bodenbakterien bei Temperaturen nahe der Mitte der zweiten Phase (23...25 °C), die effektive Temperatur des Frühlingserwachens der Samen liegt in der Mitte der ersten Phase (5). ..10°C).
Charakteristisch ist, dass das Phänomen des Durchgangs der spezifischen Wärmekapazität von Wasser durch ein Minimum bei einer Temperaturänderung eine besondere Symmetrie aufweist: Bei negativen Temperaturen findet sich auch ein Minimum dieser Charakteristik. Sie fällt bei – 20°C.
Bleibt Wasser unter 0 °C beispielsweise in feiner Verteilung ungefroren, steigt seine Wärmekapazität bei etwa -20 °C stark an. Amerikanische Wissenschaftler stellten dies fest, indem sie die Eigenschaften wässriger Emulsionen untersuchten, die aus Wassertröpfchen mit einem Durchmesser von etwa 5 Mikrometern gebildet wurden.
Chemisch reines Wasser hat eine Reihe von Eigenschaften, die es deutlich von anderen natürlichen Körpern und chemischen Analoga (Hydriden von Elementen der Gruppe 6 des Mendelejew-Periodensystems) und von anderen Flüssigkeiten unterscheiden. Diese besonderen Eigenschaften werden als Wasseranomalien bezeichnet.
Bei der Untersuchung von Wasser und insbesondere seinen wässrigen Lösungen kamen Wissenschaftler immer wieder zu der Überzeugung, dass Wasser abnormale – anomale Eigenschaften hat, die nur ihm, Ihrer Majestät – dem Wasser, innewohnen, das uns Leben und die Fähigkeit zum Denken gab. Wir ahnen nicht einmal, dass solch vertraute und natürliche Eigenschaften des Wassers in der Natur, in verschiedenen Technologien und schließlich in unserem Alltag einzigartig und unnachahmlich sind.
Dichte
Eine für die gesamte Biosphäre äußerst wichtige Eigenschaft von Wasser ist seine Fähigkeit, im gefrorenen Zustand sein Volumen zu vergrößern statt zu verringern, d. h. Dichte reduzieren. Wenn eine Flüssigkeit in einen festen Zustand übergeht, rücken die Moleküle tatsächlich näher beieinander und die Substanz selbst wird mit abnehmendem Volumen dichter. Ja, für alle sehr unterschiedlichen Flüssigkeiten, aber nicht für Wasser. Eine Ausnahme bildet hier Wasser. Beim Abkühlen verhält sich Wasser zunächst wie andere Flüssigkeiten: Mit zunehmender Dichte verringert es sein Volumen. Dieses Phänomen kann bis +3,98°C beobachtet werden. Bei einem weiteren Temperaturabfall auf 0 °C gefriert dann das gesamte Wasser und dehnt sein Volumen aus. Dadurch wird das spezifische Gewicht von Eis geringer als das von Wasser und das Eis schwimmt. Wenn das Eis nicht schwimmen, sondern sinken würde, würden alle Gewässer (Flüsse, Seen, Meere) zu Boden gefrieren, die Verdunstung würde stark zurückgehen und alle Süßwassertiere und -pflanzen würden sterben. Das Leben auf der Erde würde unmöglich werden. Wasser ist die einzige Flüssigkeit auf der Erde, deren Eis nicht sinkt, weil ihr Volumen 1/11 größer ist als das Wasservolumen.
Oberflächenspannung
Da runde Wasserbälle sehr elastisch sind, regnet es und es fällt Tau. Was ist diese erstaunliche Kraft, die Tautropfen konserviert und die Oberflächenwasserschicht in jeder Pfütze elastisch und relativ haltbar macht?
Es ist bekannt, dass die Nadel nicht sinkt, wenn man sie vorsichtig auf die Oberfläche von in eine Untertasse gegossenem Wasser legt. Das spezifische Gewicht des Metalls ist jedoch viel größer als das von Wasser. Wassermoleküle werden durch die Kraft der Oberflächenspannung gebunden, die es ihnen ermöglicht, in den Kapillaren aufzusteigen und dabei die Schwerkraft zu überwinden. Ohne diese Eigenschaft des Wassers wäre auch Leben auf der Erde unmöglich.
Wärmekapazität
Kein Stoff auf der Welt absorbiert oder gibt so viel Wärme an die Umgebung ab wie Wasser. Die Wärmekapazität von Wasser ist zehnmal höher als die von Stahl und 30-mal höher als die von Quecksilber. Wasser speichert die Wärme auf der Erde.
Von der Oberfläche der Meere, Ozeane und Land verdunsten pro Jahr 520.000 Kubikkilometer Wasser, die beim Kondensieren viel Wärme an die Kälte- und Polarregionen abgeben.
Wasser im menschlichen Körper macht 70-90 % aus. vom Körpergewicht. Hätte Wasser nicht eine solche Wärmekapazität wie heute, wäre ein Stoffwechsel bei Warm- und Kaltblütern unmöglich.
Wasser erwärmt sich am leichtesten und kühlt am schnellsten in einer Art „Temperaturgrube“ ab, die +37°C, der Temperatur des menschlichen Körpers, entspricht.
Es gibt mehrere weitere anomale Eigenschaften von Wasser:
Keine Flüssigkeit nimmt Gase so gierig auf wie Wasser. Sie verschenkt sie aber auch leicht. Regen löst alle giftigen Gase der Atmosphäre. Wasser ist sein leistungsstarker natürlicher Filter, der die Atmosphäre von allen schädlichen und giftigen Gasen reinigt. Eine weitere erstaunliche Eigenschaft von Wasser zeigt sich, wenn es einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Wasser, das einer magnetischen Behandlung unterzogen wird, verändert die Löslichkeit von Salzen und die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen.
Aber die erstaunlichste Eigenschaft von Wasser ist die Eigenschaft eines nahezu universellen Lösungsmittels. Und wenn sich manche Stoffe darin nicht auflösen, dann spielte dies auch eine große Rolle in der Evolution des Lebens: Höchstwahrscheinlich verdankt das Leben seine Entstehung und Entwicklung in der aquatischen Umwelt den hydrophoben Eigenschaften primärer biologischer Membranen.
Eine kurze Anleitung zum Entwerfen und Bohren von Wasserbrunnen (2. Aufl.)
Gutachter - Dr. Tech. Wissenschaften A.S. Belitsky (Institut für Biophysik, Gesundheitsministerium der UdSSR).
Inhalt: LEITFADEN ZUM BOHREN VON BRUNNEN FÜR WASSER
Abschnitt I.
Entwurf von Brunnen für Wasser
Kapitel 1. EINIGE INFORMATIONEN ÜBER WASSER
Wasseranomalien
Die einfachste Formel ist das Dampfwassermolekül (Hydrol). Ein Wassermolekül im flüssigen Zustand ist eine Kombination aus zwei einfachen Molekülen – einem Dihydrol, und im festen Zustand – drei einfachen Molekülen – einem Trihydrol.In der Zusammensetzung von Eis dominieren Trihydrolmoleküle, in der Zusammensetzung von Wasserdampf (bei Temperaturen über 100 °C) Hydrolmoleküle und in flüssigem Tröpfchenwasser eine Mischung aus Hydrol, Dihydrol und Trihydrol, deren Verhältnisse sich mit ändern Temperatur.
Die folgenden Anomalien werden durch die Besonderheiten der Wasserstruktur bestimmt:
1) Wasser hat die größte Dichte bei 4 °C, bei einem Temperaturabfall auf 0 °C oder einem Temperaturanstieg auf 100 °C nimmt seine Dichte ab;
2) das Wasservolumen nimmt beim Gefrieren um etwa 10 % zu, während die feste Phase leichter als die flüssige wird;
3) Wasser hat eine hohe spezifische Wärmekapazität, die mit steigender Temperatur auf 40 °C abnimmt und dann wieder ansteigt;
4) Wasser hat eine sehr hohe spezifische innere Energie (318,8 J/kg);
5) Wasser gefriert bei 0 °C, mit steigendem Druck sinkt der Gefrierpunkt und erreicht seinen Minimalwert (-22 °C) bei einem Druck von 211,5 MPa;
6) Wasser hat die größte spezifische Wärmemenge (2156 J/kg) bei einer Temperatur von 100 °C;
7) Wasser hat die höchste Dielektrizitätskonstante bei 20 °C;
8) Wasser hat im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten die höchste Oberflächenspannung.
Bei der Wechselwirkung mit Alkalien verhält sich Wasser wie eine Säure, bei der Wechselwirkung mit Säuren verhält es sich wie eine Base. Bei der Reaktion von Aktivmetallen und Wasser wird Wasserstoff freigesetzt. Durch die Wechselwirkung von Wasser mit bestimmten Salzen kommt es zu einem Prozess der Austauschzersetzung (Hydrolyse).
