Самое необыкновенное вещество в мире - [11]
44
свойствами обладают аммиак и фтористый водород.
График А. Нормальная зависимость
температуры кипения гидридов элементов IV группы от их положения в таблице Менделеева.
График Б. Среди гидридов элементов VI группы вода обладает аномальными свойствами: она должна была бы кипеть при
минус 80—90°С, а кипит при плюс 100°С. График В. Нормальная зависимость
температуры плавления гидридов элементов IV группы от их положения в таблице Менделеева.
График Г. Среди гидридов элементов VI группы вода нарушает порядок: она должна была бы плавиться при минус 100°С, а ледяные сосульки тают при 0°С.
родой? Оказывается, гидрид кислорода на основании его положения в таблице Менделеева должен был бы затвердевать при ста градусах ниже нуля.
Воду, пожалуй, можно назвать непослушным веществом. Она не подчиняется многим физико-хими- ческим закономерностям, справедливым для других соединений, потому что взаимодействие ее молекул
45
необычайно велико и требуется особенно интенсивное тепловое движение молекул, чтобы преодолеть до- полнительное притяжение. Это и приводит к такому неожиданному и резкому повышению температур кипения воды и ее плавления.
Попробуйте и на этот раз пофантазировать: вдруг исчезает ассоциация молекул воды... немедлен- но на всей нашей планете исчезают снега и льды. Нельзя кататься на коньках, бегать на лыжах; впро- чем, и некому тогда было бы кататься и бегать.
46
Полагается ли воде быть на Земле жидкой или твердой? Нет, не полагается. Из того, что температу- ра плавления и кипения гидрида кислорода — его аномальные свойства, следует, что в условиях нашей Земли жидкое и твердое состояния его также анома- лии. Нормальным должно было бы быть только газо- образное состояние воды.
Невозможным жителям невозможного мира, в котором все свойства воды были бы «нормальны», пришлось бы строить специальные машины, чтобы сжижать такую воду, подобно тому как это делаем мы, получая жидкий кислород.
Самые обычные свойства воды оказываются не- обычайными и удивительными, если как следует с ними познакомиться и хорошо в них разобраться.
Бывает ли жидкая вода твердой? Это вполне ра- зумный вопрос. К сожалению, очень немногие знают, как на него правильно ответить. Ответ с первого взгляда несколько неожиданный, но с ним легче бу- дет примириться, если сначала обсудить более про- стой и понятный обратный вопрос, на который, наверное, могут ответить все: когда твердая вода бывает жидкой?
Конечно, здесь не идет речь о том, что воду можно заморозить или растопить лед. Совсем нет — эти вопросы относятся к жидкой воде и твердому льду.
Всем известно, что лед при медленно действующих нагрузках течет. Ледники в горах текут подобно рекам, только очень и очень медленно, со скоростью всего в несколько метров в год. Значит, любой лед всегда в какой-то очень малой степони одновременно является жидким телом, если обладает свойством течь, подобно тому как течет любая жидкость. Под действием вековых нагрузок становятся пластичны- ми и текут горные породы.
Если твердое тело в той или иной степени является
47
Слева: на этих снимках сфо- тографирован конец очень тонкой водяной струи. На по- верхности струи возникают волнообразные упругие коле- бания (1). Они усиливаются, и образуется тонкая перетяж- ка (2), она разрывается. Утол- щение струи (3), находивше- еся перед перетяжкой, превра- щается в каплю (4), а то, что было перетяжкой, оттягивает- ся (5) и становится малень- кой капелькой. Под действи- ем поверхностного натяже- ния капля колеблется. Она то вытягивается (7), то, сно- ва расширяясь, сплющивается (8). Справа: капля (1), упав с кончика пипетки в воду, пре- вращается в вихревое кольцо (2). Оно расширяется, и в нем возникают утолщения (3). Постепенно они развиваются во вторичные вихревые ко-
лечки (4, 5, 6); число колечек быстро растет. В такую слож- ную систему вихревых потоков капля превращается всего за несколько минут. Слева — процесс снят сверху, справа— сбоку.
48
жидким, то отсюда вполне разумно будет сделать вывод, что и обратное заключение тоже может быть справедливым и любая жидкость тоже должна в той или иной степени обладать признаками твердого тела.
Если лед при очень медленной нагрузке течет, то вода при очень быстром воздействии должна вести себя как твердое тело и разбиваться на куски, подобно хрупкому твердому телу. Это так на самом деле и есть. Этот вывод полностью подтверждает опыт. Если по струйке воды ударить с очень большой скоростью стальным бойком, то жидкая водяная струя расколет- ся и разлетится на осколки, так же как расколется разбитая стеклянная палочка. Если пуля попадает в кастрюльку с водой, то мгновенная картина раз- рушения сходна с разрушением куска стекла. Таким образом, жидкая вода всегда в то же время является твердой. Какое свойство проявится — зависит от скорости деформации.
Только не следует думать, что это интересное качество присуще одной воде. Оно свойственно и другим жидкостям. Даже газы, например воздух, тоже обладают некоторыми свойствами твердого тела, правда в ничтожной степени. «Твердость» воздуха проявляется только в очень узких щелях при быстрой деформации.
