Вікіпедія

Лід: відмінності між версіями

Інтерактивний перегляд історії
(Переглянути усі неперевірені зміни)
[неперевірена версія][неперевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
→‎Фази льоду: переклад неперекладеного матеріалу
MobyBot (обговорення | внесок)
Боти
19 755 редагувань
м Сторінка очищена
Мітка: очищення сторінки
Рядок 1:
{{Otheruses|Лід (журналістика)}}[[Файл:PeritoMoreno005.jpg|right|thumb|250px|[[Льодовик]] «Періто Морено», [[Аргентина]]]]
[[Файл:SnowflakesWilsonBentley.jpg|right|thumb|250px|Сніжинки]]
'''Лід, крига''' ({{lang-pl|lód}}, {{lang-en|ice}}, {{lang-de|Eis n}}) — [[вода]] в твердому стані.
 
== Основні характеристики ==
 
Відомо 10 кристалічних модифікацій льоду та аморфний лід. У природі лід представлений головним чином одним кристалічним різновидом із густиною 931 кг/м³. Під дією власної ваги лід здобуває пластичні властивості й [[плинність]].
 
Лід зустрічається в природі у вигляді власне льоду (материкового, плаваючого, підземного), а також у вигляді [[сніг]]у, інею тощо.
 
Природний лід звичайно значно чистіший, ніж вода, тому що розчинність речовин у льоду вкрай погана. Лід може містити механічні домішки — тверді частки, крапельки концентрованих розчинів, бульбашки газу. Наявністю кристаликів солі й крапельок розсолу пояснюється солонуватість морського льоду.
 
Загальні запаси льоду на [[Земля (планета)|Землі]] становлять близько 30 млн км³. Є дані про наявність льоду на [[планета]]х [[Сонячна система|Сонячної системи]] та у [[комета]]х. Основні запаси льоду на Землі зосереджені в полярних країнах (головним чином в [[Антарктида|Антарктиді]], де товщина льодового покрову досягає 4 км).
 
Штучний лід отримують охолодженням, що досягають шляхом розчинення деяких солей у воді чи кислотах або охолодженням при випаровуванні рідин у розрідженому просторі.
 
Лід&nbsp;— це тверда фаза оксиду [[Водень|водню]] хімічної будови Н<sub>2</sub>О. Містить (%): [[Водень|Н]]&nbsp;— 11,2; [[Кисень|О]]&nbsp;— 88,8. [[Сингонія]] гексагональна. Вид дигексагонально-пірамідальний. Штучно одержано ще три модифікації льоду: лід-II; лід-III і лід-IV. Густина&nbsp;— 0,9175. Твердість&nbsp;— 1,5 (при +4 °С), 4,0 (– 44 °С) і 6,5 (–78,5 °С). Звичайно утворює агрегатні скупчення дрібнокристалічних зерен. Відомі також кристалічні утворення, які виникають при [[Сублімація (фізика)|сублімаціях]]. Вони мають вигляд скелетних форм і фігур росту ([[дендрити]]), а також променистих агрегатів. Безбарвний, прозорий, у значних скупченнях синюватий. Блиск скляний. Крихкий. Утворюється лід у [[кріосфера|кріосфері]] при зниженні температури нижче 0 °С ([[льодовик]]и, підземний лід тощо). За температури 0 °С плавиться, перетворюючись у воду. Дослідженням льоду займається [[кріологія]]. Найбільш вивченим є лід 1-ї модифікації&nbsp;— єдиної модифікації, виявленої в природі. Лід&nbsp;— одне з найпоширеніших твердих тіл на земній поверхні (близько 30&nbsp;млн км<sup>3</sup>). У природі є багато видів льоду різного віку. Тривалість існування одних видів визначається годинами, вік інших&nbsp;— сотні тисяч років.
 
{| border="1" cellspacing="0" align=center width=90% cellpadding=2
|-
|bgcolor=#ccffcc|Властивість
|bgcolor=#ccffcc|Значення
|bgcolor=#ccffcc|Примітка
|-
|Теплоємність, кал/(г··°C)||0,51 (0&nbsp;°C)||Сильно зменшується зі зниженням температури
|-
|Теплота танення, кал/г||79,69||&nbsp;
|-
|Теплота паротворення, кал/г||677||&nbsp;
|-
|Коефіцієнт термічного розширення, 1/°C||9,1·10<sup>−5</sup> (0&nbsp;°C)||&nbsp;
|-
|Теплопровідність, кал/(див сек··°C)||4,99·10-3||&nbsp;
|-
|Показник заломлення для звичайного променя||1,309 (-3&nbsp;°C)||&nbsp;
|-
|Показник заломлення для незвичайного променя||1,3104 (-3&nbsp;°C)||&nbsp;
|-
|Питома електрична провідність, [[ом]]<sup>−1</sup>·[[см]]<sup>−1</sup>||10<sup>−9</sup>(0&nbsp;°C)||Гадана енергія активації 11ккал/моль
|-
|Поверхнева електропровідність, ом<sup>−1</sup>||10<sup>−10</sup> (-11&nbsp;°C)||Гадана енергія активації 32ккал/моль
|-
|Модуль Юнга, дин/см||9·1010 (-5&nbsp;°C)||Поликристалічний лід
|-
|Опір, Мн/м²<br/>роздавлюванню<br/>розриву<br/>зрізу
|&nbsp;<br/>2,5<br/>1,11<br/>0,57
|&nbsp;<br/>Полікристалічний лід<br/>Полікристалічний лід<br/>Полікристалічний лід<br/>
|-
|Середня ефективна в'язкість, пз||1014||Полікристалічний лід
|-
|Показник ступеня статичного закону плину||3||&nbsp;<br/>
|-
|Енергія активації при деформуванні й механічній релаксації, ккал/моль||11,44-21,3||Лінійно росте на 0,0361 ккал/(моль·°C) від 0 до 273,16 К
|}
 
== Лід як гірська порода ==
 
[[Файл:Ruissalo ice.jpg|thumb|right|180px|]]
Лід&nbsp;— низькотемпературна мономінеральна [[гірська порода]], найлегший [[мінерал]]. В умовах Землі він перебуває в стані, близькому до фазового переходу його у воду. Тому лід зустрічається тільки у верхніх шарах літосфери і гідросфери. Лід вельми стійкий відносно чужорідних домішок, не вступає з ними в хімічні взаємодії і не утворює твердих розчинів та зростків з кристалами інших речовин. Фізико-генетичні і петрографо-генетичні основи формування крижаних порід дозволяють поділити їх на конжеляційні, сеґреґаційні осадові і метаморфічні.
 
* К о н ж е л я ц і й н и й лід утворюється внаслідок замерзання вільної води. Це крижане покривало морських і прісних водойм, лід швидко рухомих вод, внутрішньоводний або донний, крижане покривало відносно спокійних вод, крижані утворення у вигляді ефузивних порід, полію, натічних утворень, лід-цемент в мерзлих дисперсних гірських породах, тріщинний і поровий в гірських породах з жорсткими зв'язками, крижані ядра ін'єкційних горбів здимання, сталактитів і сталагмітів, вторинно-жильний лід в дисперсних мерзлих гірських породах, крижані шліри та інтрузивні пласти в мерзлих відкладах.
 
* С е ґ р е ґ а ц і й н и й лід утворюється в промерзлих пилувато-глинистих гірських порід у процесі міграції зв'язаної води під впливом градієнтів температури і вологи. Він утворює шліри (прошарки, лінзи і включення, інші форми), які зумовлюють кріогенну текстуру дисперсних гірських порід, і мономінеральні пластові поклади (потужністю до декількох метрів), ядра міграційних горбів здимання.
 
* Розрізнюють п'ять видів о с а д о в о г о льду: пухнастий сніг, хуртовинний сніг, дрібнозернистий сніг, зернистий сніг і сніг-пливун.
 
* М е т а м о р ф і ч н и й лід формується в процесі зміни внутрішньої енергії або під впливом тиску і температури. До нього належить: фірн, первинний осадовий метаморфічний, динамометаморфічний (виникає під впливом високого різновекторного або орієнтованого тиску) і термометаморфічний лід (формується під впливом теплових процесів, що виникають у крижаній породі). За місцем розташування розрізняють поверхневий і підземний лід. Останній впливає на властивості мерзлих порід.
 
== Фази льоду ==
{| class="wikitable"
|-
! Фаза
! Характеристики<ref>[http://www.lsbu.ac.uk/water/ice.html Фази льоду (англ.)]</ref><ref>[http://wsyachina.narod.ru/physics/aqua_3.html Льодові узори високого тиску]</ref>
|-
| [[Аморфний лід]]
| [[Аморфні речовини|Аморфний]] лід не володіє кристалічною структурою. Він існує в трьох формах: аморфний лід низької щільності (LDA), що утворюється при атмосферному тиску і нижче, аморфний лід високої щільності (HDA) і аморфний лід дуже високої щільності (VHDA), що утворюється при високому тиску. Лід LDA отримують дуже швидким охолодженням рідкої води («надохолоджена склоподібна вода», HGW), або конденсацією водяної пари на дуже холодної підкладці («аморфна тверда вода», ASW), або шляхом нагрівання високощільних форм льоду при нормальному тиску(«LDA»).
|-
| [[Лід Ih|Лід I<sub>h</sub>]]
| Звичайний [[Гексагональна сингонія | гексагональний]] кристалічний лід. Практично весь лід на Землі відноситься до льоду I<sub>h</sub>, і тільки дуже мала частина&nbsp;— до льоду I<sub>c</sub>.
|-
| [[Лід Ic|Лід I<sub>c</sub>]]
| Метастабільний [[Кубічна сингонія | кубічний]] кристалічний лід. Атоми кисню розташовані як у кристалічній решітці алмазу. Його отримують при температурі в діапазоні від −133&nbsp;°C до −123 °C, він залишається стійким до -73 ° C, а при подальшому нагріванні переходить в лід I<sub>h</sub>. Він зрідка зустрічається у верхніх шарах [[Атмосфера Землі | атмосфери]].
|-
| [[Лід II]]
| [[Тригональна сингонія|Тригональний]] кристалічний лід з високовпорядкованою структурою. Утворюється з льоду I<sub>h</sub> при стисненні температурах від −83 °C до −63 °C. При нагріванні він перетворюється у лід III.
|-
| [[Лід III]]
| [[Тетрагональна сингонія|Тетрагональний]] кристалічний лід, який виникає при охолодженні води до −23 °C і тиску 300 [[Паскаль (одиниця)|МПа]]. Его щільність більше, ніж у води, але він найменш щільний з усіх різновидів льоду в зоні високих тисків.
|-
| [[Лід IV]]
| [[Метастабільний стан|Метастабільный]] тригональний лід. Його важко отримати без без затравки.
|-
| [[Лід V]]
| [[Моноклінна сингонія|Моноклінний]] кристалічний лід. Виникає при охолодженні води до −20 °C і тиску 500 МПа. Має найбільш складну структури у порівнянні з усіма іншими модифікаціями.
|-
| [[Лід VI]]
| [[Тетрагональна сингонія|Тетрагональний]] кристалічний лід. Виникає при охолодженні води до −3 °C і тиску 1,1 ГПа. У ньому проявляється [[дебаєвска релаксація]].
|-
| [[Лід VII]]
| [[Кубічна сингонія|Кубична]] модификація. Порушено розташування атомів водню; у речовині проявляється [[дебаєвска релаксація]]. [[Водневий зв'язок|Водневі зв'язки]] утворюють дві взаємопроникні решітки.
|-
| [[Лід VIII]]
| Більш упорядкований варіант льоду VII, де атоми водню займають, очевидно, фіксовані положення. Утворюється із льоду VII при його охолодженні нижче 5 °C.
|-
| [[Лід IX (гидрологія)|Лід IX]]
| [[Тетрагональна сингонія|Тетрагональна]] [[Метастабільний стан|метастабільна]] модифікація. Поступово утворюється з льоду III при его охолоджені від −65 °C до −108 °C, стабільний при температурі нижче −133 °C і тиску між 200 та 400 МПа. Його щільність 1,16 г/см³.
|-
| [[Лід X]]
| Симетричний лід з упорядкованим розташуванням [[Протон | протонів]]. Утворюється при тиску біля 70 ГПа.
|-
| [[Лід XI]]
| [[Ромбічна сингонія|Ромбічна]] низькотемпературна рівноважна форма гексагонального льоду. Є [[Сегнетоелектрики | сегнетоелектриком]].
|-
| [[Лід XII]]
| [[Тетрагональна сингонія|Тетрагональна]] [[Метастабільний стан|метастабільна]] щільна кристалічна модификация. Спостерігається у [[Фазова діаграма води|фазовому просторі]] льоду V і льоду VI. Може бути отримана нагріванням аморфного льоду високої щільності від −196 °C до приблизно −90 °C при тиску 810 МПа.
|-
| [[Лід XIII]]
| [[Моноклінна сингонія|Моноклінний]] кристалічний різновид. Може бути отриманий при охолодженні води нижче −143 °C і тиску 500 МПа. Різновид льоду V з упорядкованим розташуванням протонів.
|-
| [[Лід XIV]]
| [[Ромбічна сингонія|Ромбічний]]кристалічний різновид. Може бути отриманий при температурі нижче −155 °C і тиску 1,2 ГПа. Різновид льоду XII з упорядкованим розташуванням протонів.
|-
| [[Лёд XV]]
| Псевдоромбічний кристалічний різновид льоду VI з упорядкованим розташуванням протонів. Може бути отриманий шляхом повільного охолодження льоду VI приблизно до −143 °C і тиску 0,8-1,5 ГПа<ref>[http://www.membrana.ru/lenta/?9394 Впервые получен лёд XV]</ref>.
|-
| [[Лёд XVI]]
| Кристалічний різновид льоду з найменшою щільністю ({{nobr|0,81 г/см<sup>3</sup>}})<ref name="falenty2014">''Andrzej Falenty, Thomas C. Hansen & Werner F. Kuhs''. Formation and properties of ice XVI obtained by emptying a type sII clathrate hydrate // ''[[Nature]]''.&nbsp;— Vol. 516, P. 231—233 (11 December 2014)&nbsp;— {{cite doi|10.1038/nature14014}}</ref> серед усіх експериментально отриманих форм льода. Має побудову [[Топологія|топологічно]] еквівалентну полостній структурі [[Газові гідрати|газових гідратів]].
|}
 
Нові дослідження формування водяного льоду на рівній поверхні міди при температурах від −173 °C до −133 °C показали, що спочатку на поверхні виникають ланцюжки молекул шириною біля 1 [[нм]] не гексагональної, а [[Правильний п'ятикутник|пентагональної]] структури<ref>[http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat2403.html A one-dimensional ice structure built from pentagons. Nature Materials. 8 March 2009 (англ.)]</ref>.
 
== Див. також ==
 
* [[Лід-цемент]]
* [[Льодовик]]
* [[Підземний лід]]
* [[Донний лід]]
* [[Налідь]]
* [[Льодохід]]
 
== Примітки ==
{{reflist}}
 
== Джерела ==
* [http://bse.sci-lib.com/article069233.html Лід] у [[Велика радянська енциклопедія|Великій радянській енциклопедії]] {{ref-ru}}
* {{МГЕ|nocat=1}}
 
== Посилання ==
{{commonscat|Ice}}
* [http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/wspPhBC.mcd The phase diagram of water-steam-ice: WebCalculation]
* [http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/ice/ice.htm The phase diagram of water, including the ice variants]
* [http://www.webmineral.com/data/Ice.shtml Webmineral listing for Ice]
* [http://www.mindat.org/min-2001.html MinDat.org listing and location data for Ice]
* [http://www-2.cs.cmu.edu/~dst/ATG/ice.html The physics of ice]
* [http://bublbe.com/ua/suspilstvo/19413-naukovtsi-vidkryly-novu-formu-lodu Науковці відкрили нову форму льоду]
{{Лід і сніг}}
 
[[Категорія:Вода]]
[[Категорія:Лід]]
{{ВП-портали|Науки про Землю|Географія|Метеорологія та кліматологія|Гідрологія|Фізика}}
Отримано з https://uk.wikipedia.org/wiki/Лід