Большая Советская Энциклопедия (ВО) - [5]

— килограмма . В связи с изобретением паровой машины французские учёные Д. Араго и П. Дюлонг (1830) изучили зависимость давления насыщенного пара В. от температуры. В 1891—97 Д. И. Менделеев дал формулы зависимости плотности В. от температуры. В 1910 американский учёный П. Бриджмен и немецкий учёный Г. Тамман обнаружили у льда при высоком давлении несколько полиморфных модификаций. В 1932 американские учёные Э. Уошберн и Г. Юри открыли тяжёлую В. Развитие физических методов исследования позволило существенно продвинуться в изучении структуры молекул В., а также строения кристаллов льда. В последние десятилетия особое внимание учёных привлекает структура жидкой В. и водных растворов .

  Физические свойства и строение В. Важнейшие физические константы В. приведены в табл. 1. О давлении насыщенного пара В. при разных температурах см. в ст. Пар водяной . О полиморфных модификациях В. в твёрдом состоянии см. в ст. Лёд . Тройная точка для В., где находятся в равновесии жидкая В., лёд и пар, лежит при температуре +0,01°С и давлении 6,03·10^-3атм .

  Многие физические свойства В. обнаруживают существенные аномалии. Как известно, свойства однотипных химических соединений у элементов, находящихся в одной и той же группе периодической системы Менделеева, изменяются закономерно. В ряду водородных соединений элементов VI группы (H₂ Te, H₂ Se, H₂ S, H₂ O) температуры плавления и кипения закономерно уменьшаются лишь у первых трёх; для В. эти температуры аномально высоки. Плотность В. в интервале 100—4°С нормально возрастает, как и у огромного большинства других жидкостей. Однако, достигнув максимального значения 1,0000 г/см³ при +3,98°С, при дальнейшем охлаждении уменьшается, а при замерзании скачкообразно падает, тогда как почти у всех остальных веществ кристаллизация сопровождается увеличением плотности. В. способна к значительному переохлаждению, т. е. может оставаться в жидком состоянии ниже температуры плавления (даже при —30°С). Удельная теплоёмкость, удельная теплота плавления и кипения В. аномально высоки по сравнению с другими веществами, причём удельная теплоёмкость В. минимальна при 40°С. Вязкость В. с ростом давления уменьшается, а не повышается, как следовало бы ожидать по аналогии с другими жидкостями. Сжимаемость В. крайне невелика, причём с ростом температуры уменьшается.

  Табл. 1. — Физические свойства воды

Свойство	Значение
Плотность, г/см3
лёд  . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,9168 (0°С)
жидкость  . . . . . . . . . . . .	0,99987 (0°С) 1,0000 (3,98°С) 0,99823 (20°С)
пар насыщенный  . . . . . .	0,5977 кг/м3 (100°С)
Темп-ра плавления  . . . . .	0°С
Темп-ра кипения  . . . . . . .	100°С
Критич. темп-ра  . . . . . . . .	374,15°С
Критич. давление  . . . . . . .	218,53 кгс/см2
Критич. плотность  . . . . . .	0,325 г/см3
Теплота плавления  . . . . . .	79,7 кал/г
Теплота испарения  . . . . . .	539 кал/г (100°С)
Уд. теплопровод- ность, кал/(см·сек ·град )
лёд  . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5,6·10-3 (0°С)
жидкость  . . . . . . . . . . . .	1,43·10-3 (0°С) 1,54·10-3 (45°С)
пар насыщенный  . . . . . .	5,51·10-5 (100°С)
Уд. электропровод- ность, ом--1 ·см-1
лёд  . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,4·10-8 (0°С)
жидкость  . . . . . . . . . . . .	1,47·10-8 (0°С) 4,41·10-8 (18°С) 18,9·10-8 (50°С)
Уд. теплоёмкость кал/(г ·град)
жидкость  . . . . . . . . . . . .	1,00 (15°С)
пар насыщенный  . . . . . .	0,487 (100°С)
Диэлектрическая про- ницаемость
лёд  . . . . . . . . . . . . . . . . . .	74,6 (°С)
жидкость  . . . . . . . . . . . .	81,0 (20°С)
пар насыщенный	1,007 (145°С)
Вязкость, спз
жидкость  . . . . . . . . . . . .	1,7921 (0°С) 0,284 (100°С)
Поверхностное натя- жение жидкой во- ды на границе с воздухом, дин/см	74,64 (0°С) 62,61 (80°С)
Показатель прелом-   ления (D — линия   натрия)  . . . . . . . . . . . . . .	1,33299 (20°С)
Скорость звука в во-   де  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1,496 м/сек (25°С)

  Примечание: 1 кал/(см ·сек ·град) = 418,68 вт/( м·К); 1 ом^-–1 ·см^-–1 = 100 сим/м ;

1 кал/(г ·град) =.4,186 кдж (кг ·К); 1 спз = 10^—3н ·сек/м² ; 1 дин/см = 10^–3н/м.

  Аномалии физических свойств В. связаны со структурой её молекулы и особенностями межмолекулярных взаимодействий в жидкой В. и льде. Три ядра в молекуле В. образуют равнобедренный треугольник с протонами в основании и кислородом в вершине (рис. 1 , а). Распределение электронной плотности в молекуле В. таково (рис. 1 , б, в), что создаются 4 полюса зарядов: 2 положительных, связанных с атомами водорода, и 2 отрицательных, связанных с электронными облаками необобществлённых пар электронов атома кислорода. Указанные 4 полюса зарядов располагаются в вершинах тетраэдра (рис. 1 , г). Благодаря этой полярности В. имеет высокий дипольный момент (1,86 D ), а четыре полюса зарядов позволяют каждой молекуле В. образовать четыре водородные связи с соседними (такими же) молекулами (например, в кристаллах льда).

  Кристаллическая структура обычного льда гексагональная (