Ледяной лед. Паронимы ледовый - ледяной

Находящееся агрегатном состоянии, которому свойственно иметь газообразную или жидкую форму при комнатной температуре. Свойства льда начали изучать сотни лет назад. Около двухсот лет тому назад ученые обнаружили, что вода - не простое соединение, а сложный химический элемент, состоящий из кислорода и водорода. После открытия формула воды стала иметь вид Н 2 О.

Строение льда

Н 2 О состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. В спокойном состоянии водород располагается на вершинах атома кислорода. Ионы кислорода и водорода должны занимать вершины равнобедренного треугольника: кислород располагается на вершине прямого угла. Такое строение воды называется диполем.

Лед состоит на 11.2% процента из водорода, а остальное - это кислород. Свойства льда зависят от его химического строения. Иногда в нем присутствуют газообразные или механические образования - примеси.

Лед встречается в природе в виде немногочисленных кристаллических видов, которые устойчиво сохраняют свое строение при температурах от нуля и ниже, но при нуле и выше он начинает плавиться.

Структура кристаллов

Свойства льда, снега и пара совершенно разные и зависят от В твердом состоянии Н 2 О находится в окружении четырех молекул, расположенных в углах тетраэдра. Так как координационная численность низкая, то лед может иметь ажурную структуру. Это отображается на свойствах льда и его плотности.

Формы льда

Лед относится к распространенным в природе веществам. На Земле есть следующие его разновидности:

• речной;
• озерный;
• морской;
• фирновый;
• глетчерный;
• грунтовый.

Есть лед, напрямую образующийся сублимационным путем, т.е. от парообразного состояния. Такой вид принимает скелетовидную форму (мы их называем снежинки) и агрегатов дендритного и скелетного роста (изморозь, иней).

Одной из самых распространенных форм являются сталактиты, т. е. сосульки. Они растут по всему миру: на поверхности Земли, в пещерах. Этот вид льда образуется путем стекания капель воды при разнице температур около нуля градусов в осенне-весенний период.

Образования в виде ледяных полос, появляющихся по краям водоемов, на границе воды и воздуха, а также по краю луж, называются ледяными заберегами.

Лед может образовываться в пористых грунтах в виде волокнистых прожилок.

Свойства льда

Вещество может находиться в разных состояниях. Исходя из этого, возникает вопрос: а какое свойство льда проявляется в том или ином состоянии?

Ученые выделяют физические и механические свойства. Каждое из них имеет свои особенности.

Физические свойства

К физическим свойствам льда относят:

1. Плотность. В физике неоднородная среда представлена пределом отношения массы вещества самой среды к объему, в котором она заключена. Плотность воды, как и других веществ, является функцией температур и давления. Обычно в расчетах используют постоянную плотность воды, равную 1000 кг/м 3 . Более точный показатель плотности учитывается только тогда, когда необходимо очень точно провести расчеты ввиду важности получаемого результата разности плотностей.
   При проведении расчетов плотности льда учитывается, какая вода стала льдом: как известно, плотность соленой воды выше, чем дистиллированной.
2. Температура воды. Обычно происходит при температуре ноль градусов. Процессы замерзания происходят скачками с выделением теплоты. Обратный процесс (таяние) происходит при поглощении того же количества тепла, которое было выделено, но без скачков, а постепенно.
   В природе встречаются условия, при которых происходит переохлаждение воды, но она не замерзает. Некоторые реки сохраняют жидкое состояние воды даже при температуре -2 градуса.
3. количество теплоты, которое поглощается при нагревании тела на каждый градус. Есть удельная теплоемкость, которая характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагрева килограмма дистиллированной воды на один градус.
4. Сжимаемость. Еще одно физическое свойство снега и льда - сжимаемость, влияющая на уменьшение объема под воздействием повышенного внешнего давления. Обратная величина называется упругостью.
5. Прочность льда.
6. Цвет льда. Это свойство зависит от поглощения света и рассеивания лучей, а также от количества примесей в замерзшей воде. Речной и озерный лед без посторонних примесей виден в нежно-голубом свете. Морской лед может быть совершенно другим: голубым, зеленым, синим, белым, коричневым, иметь стальной оттенок. Иногда можно увидеть черный лед. Такой цвет он приобретает из-за большого количества минералов и различных органических примесей.

Механические свойства льда

Механические свойства льда и воды определяются сопротивлением воздействию внешней среды по отношению к единице площади. Механические свойства зависят от структуры, солености, температуры и пористости.

Лед - это упругое, вязкое, пластичное образование, но бывают условия, при которых он становится твердым и очень хрупким.

Морской лед и пресноводный различаются: первый намного пластичнее и менее прочный.

При прохождении кораблей обязательно учитываются механические свойства льда. Также это важно при использовании ледяных дорог, переправ и не только.

Вода, снег и лед обладают схожими свойствами, которые определяют характеристики вещества. Но в то же время на эти показания влияют и многие другие факторы: температура окружающей среды, примеси в твердом веществе, а также исходный состав жидкости. Лед - это одно из самых интересных веществ на Земле.

модификаций льда. Фазовая диаграмма на рисунке справа показывает, при каких температурах и давлениях существуют некоторые из этих модификаций (более полное описание ).

Ажурная кристаллическая структура такого льда приводит к тому, что его плотность , равная 916,7 кг/м³ при 0 °C, меньше плотности воды (999,8 кг/м³) при той же температуре. Поэтому вода, превращаясь в лёд, увеличивает свой объём примерно на 9 % . Лёд, будучи легче жидкой воды, образуется на поверхности водоёмов, что препятствует дальнейшему замерзанию воды.

Высокая удельная теплота плавления льда, равная 330 кДж /кг, (для сравнения - удельная теплотa плавления железа равна 270 кДж/кг), служит важным фактором в обороте тепла на Земле. Так, чтобы растопить 1 кг льда или снега, нужно столько же тепла, сколько требуется, чтобы нагреть литр воды на 80 °C.

Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), а также в виде снега , инея , изморози . Под действием собственного веса лёд приобретает пластические свойства и текучесть.

Природный лёд обычно значительно чище, чем вода, так как при кристаллизации воды в первую очередь в решётку встают молекулы воды (см. зонная плавка). Лёд может содержать механические примеси - твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов , пузырьки газа . Наличием кристалликов соли и капелек рассола объясняется солоноватость морского льда.

На Земле

Общие запасы льда на Земле около 30 млн км³. Основные запасы льда на Земле сосредоточены в полярных шапках (главным образом, в Антарктиде , где толщина слоя льда достигает 4 км).

В океане

Вода в мировом океане солёная и это препятствует образованию льда, поэтому лёд образуется только в полярных и субполярных широтах, где зима долгая и очень холодная. Замерзают некоторые неглубокие моря, расположенные в умеренном поясе. Различают однолетние и многолетние льды. Морской лёд может быть неподвижным, если связан с сушей, или плавучим, то есть дрейфующим. В океане встречаются льды, отколовшиеся от

, кал/г

0,51 (0°C)

79,69

677

Сильно уменьшается с понижением температуры

Коэффициент термического расширения, 1/°C

9,1·10 -5 (0°C)

Теплопроводность, кал/ ( см сек ··°C)

4,99·10 -3

Показатель преломления:

Для обыкновенного луча

Для необыкновенного луча

1,309 (-3°C)

1,3104 (-3°C)

Удельная электрическая проводимость, ом -1 ·см -1

10 -9 (0°C)

Кажущаяся энергия активации 11 ккал/моль

Поверхностная электропроводность, ом -1

10 -10 (-11°C)

Кажущаяся энергия активации 32 ккал/моль

Модуль Юнга, дин/см

9·10 10 (-5°C)

Поликристаллич. лёд

Сопротивление, Мн/м 2 :

Раздавливанию

Разрыву

Срезу

2,5

1,11

0,57

Поликристаллический лёд

Поликристаллический лёд

Поликристаллический лёд

Средняя эффективная вязкость , пз

10 14

Поликристаллический лёд

Показатель степени степенного закона течения

Энергия активации при деформировании и механической релаксации , ккал/моль

11,44-21,3

Линейно растет на 0,0361 ккал/ ( моль ·°C) от 0 до 273,16 К

Примечание. 1 кал/(г × °С)=4,186 кджl ( kг (К) ; 1 ом -1 × см -1 =100 сим /м; 1 дин/см =10 -3 н/м; 1 кал/ ( см ( сек × °С)=418,68 вт/ ( м (К) ; 1 пз= 10 -1 н ( сек/м 2 .

Табл. 2. - Количество, распространение и время жизни льда 1

			Площадь распространения		Средняя концен трация, г/см 2	Скорость прироста массы, г/год	Среднее время жизни, год
Подземный лёд
Морской лёд
Снежный покров
Айсберги
Атмосферный лёд

В связи с широким распространением воды и льда на земной поверхности резкое отличие части свойств льда от свойств др. веществ играет важную роль в природных процессах. Вследствие меньшей, чем у воды , плотности лёд образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от промерзания до дна. Зависимость между установившейся скоростью течения и напряжением у поликристаллического льда гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения; кроме того, скорость течения прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре , так что с понижением температуры лёд приближается к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть льда в 10 6 раз выше, чем у горных пород . Благодаря текучести лёд не накопляется беспредельно, а стекает с тех частей земной поверхности, где его выпадает больше, чем стаивает (см. Ледники). Вследствие очень высокой отражательной способности льда (0,45) и особенно снега (до 0,95) покрытая ими площадь - в среднем за год около 72 млн. км 2 в высоких и средних широтах обоих полушарий - получает солнечного тепла на 65% меньше нормы и является мощным источником охлаждения земной поверхности, чем в значительной мере обусловлена современная широтная климатическая зональность. Летом в полярных областях солнечная радиация больше, чем в экваториальном поясе, тем не менее температура остаётся низкой, т. к. значительная часть поглощаемого тепла затрачивается на таяние льда, имеющего очень высокую теплоту таяния.

Льды II, III и V длительное время сохраняются при атмосферном давлении , если температура не превышает -170°С. При нагревании приблизительно до -150°С они превращаются в кубический лёд (лёд Ic), не показанный на диаграмме, т. к. неизвестно, является ли он стабильной фазой. Др. способ получения льда Ic - конденсация водяных паров на охлажденную до -120°С подложку. При конденсации паров на более холодной подложке образуется аморфный лёд. Обе эти формы льда могут самопроизвольно переходить в гексагональный лёд I, причём тем скорее, чем выше температура .

Лёд IV является метастабильной фазой в зоне устойчивости льда V. Ллёд IV легче образуется, а возможно и стабилен, если давлению подвергается тяжёлая вода . Кривая плавления льда VII исследована до давления 20 Гн/м 2 (200 тыс. кгс/см 2). При этом давлении лёд VII плавится при температуре 400°С. Лёд VIII является низкотемпературной упорядоченной формой льда VII. Лёд IX - метастабильная фаза, возникающая при переохлаждении льда III и по существу представляющая собой низкотемпературную его форму. Вообще явления переохлаждения и метастабильные равновесия очень характерны для фаз, образуемых водой . Некоторые из линий метастабильных равновесий обозначены на диаграмме пунктиром.

Рис. 2. Схема структуры льда I (показаны атомы кислорода и направления водородных связей) в двух проекциях.

Толковый словарь Ушакова

ЛЕДЯНОЙ, ледяная, ледяное, и (устар.) ЛЕДЯНЫЙ, ледяная, ледяное. 1. прил. к лед. Ледяная кора. Ледяная глыба. Ледяной убор. || Покрытый льдом, сделанный, состоящий изо льда. Ледяная гора (сделанная для катанья или то же, что айсберг). Ледяные… … Толковый словарь Ушакова

См … Словарь синонимов

ледяной - ЛЕДЯНОЙ, ледовый, разг. льдистый … Словарь-тезаурус синонимов русской речи

ледяной - Состоящий изо льда, сложенный льдом (например, ледяной покров), или имеющий отношение ко льду (ледовый режим). Syn.: ледовый … Словарь по географии

ледяной - ледниковый гляциальный — Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы ледниковыйгляциальный EN glacial … Справочник технического переводчика

Прил., употр. часто 1. Ледяным называют что либо состоящее из льда, образованное льдом. Ледяная глыба. | Ледяной покров. | Когда они вышли на крыльцо, снег, румяный от восхода, казался тёплым, а дом оброс длинными ледяными сосульками. 2. Ледяным… … Толковый словарь Дмитриева

Прил. 1. = льдяной, = ледяный соотн. с сущ. лёд, связанный с ним 2. = льдяной, = ледяный Свойственный льду, характерный для него. 3. перен.; = льдяной, = ледяный Безразличный, безучастный, равнодушный. 4. перен.; = льдяной, = ледяный Враждебно… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Ледяной, ледяная, ледяное, ледяные, ледяного, ледяной, ледяного, ледяных, ледяному, ледяной, ледяному, ледяным, ледяной, ледяную, ледяное, ледяные, ледяного, ледяную, ледяное, ледяных, ледяным, ледяной, ледяною, ледяным, ледяными, ледяном,… … Формы слов

Горячий тёплый … Словарь антонимов

Книги

• Ледяной ад , Луи Буссенар. Вашему вниманию предлагается книга Л. Буссенара "Ледяной ад"…
• Ледяной , Кэтрин Ласки. Серебристый волк по имени Фаолан всегда чувствовал себя чужим. Обреченный на смерть, будучи еще щенком, он выжил, но так и не нашел себе места в стае. Сородичи избегают его из-за…

Около −1,8 °C.

Оценка количества (густоты) морского льда даётся в баллах - от 0 (чистая вода) до 10 (сплошной лёд).

Свойства

Важнейшие свойства морского льда - пористость и солёность, определяющие его плотность (от 0,85 до 0,94 г/см³). Из-за малой плотности льда льдины возвышаются над поверхностью воды на 1 / 7 - 1 / 10 их толщины. Таяние морского льда начинается при температуре выше −2,3 °C. По сравнению с пресноводным он труднее поддаётся раздроблению на части и более эластичен .

Солёность

Плотность

Морской лёд является сложным физическим телом, состоящим из кристаллов пресного льда, рассола, пузырьков воздуха и различных примесей. Соотношение составляющих зависит от условий льдообразования и последующих ледовых процессов и влияет на среднюю плотность льда. Так, наличие пузырьков воздуха (пористость ) значительно уменьшает плотность льда. Солёность льда оказывает на плотность меньшее воздействие, чем пористость. При солёности льда 2 промилле и нулевой пористости плотность льда составляет 922 килограмма на кубический метр , а при пористости 6 процентов понижается до 867. В то же время при нулевой пористости увеличение солёности с 2 до 6 промилле приводит к увеличению плотности льда только с 922 до 928 килограммов на кубический метр .

Теплофизические свойства

Оттенки цвета морского льда в больших массивах варьируют от белого до коричневого.

Белый лёд образуется из снега и имеет много пузырьков воздуха или ячеек с рассолом.

Молодой морской лёд зернистой структуры со значительным количеством воздуха и рассола часто имеет зелёный цвет.

Многолетние торосистые льды, из которых выдавлены примеси, и молодые льды, которые замерзали в спокойных условиях, часто имеют голубой или синий цвет. Голубым также бывает глетчерный лёд и айсберги . В голубом льду чётко видна игольчатая структура кристаллов .

Коричневый или желтоватый лёд имеет речной или прибрежный генезис, в нём имеются примеси глины или гуминовых кислот .

Начальные виды льда (ледяное сало, шуга) имеют тёмно-серый цвет, иногда со стальным оттенком. С увеличением толщины льда его цвет становится светлее, постепенно переходя в белый. При таянии тонкие льдинки снова становятся серыми.

В случае, если лёд содержит большое количество минеральных или органических примесей (планктон , эоловые взвеси, бактерии), его цвет может меняться на красный, розовый, жёлтый , вплоть до чёрного .

В связи со свойством льда задерживать длинноволновую радиацию, он способен создавать парниковый эффект, что приводит к нагреванию находящейся под ним воды.

Механические свойства

Под механическими свойствами льда понимают его способность противостоять деформациям .

Типичные виды деформации льда: растяжение, сжатие , сдвиг , изгиб . Выделяют три стадии деформации льда: упругая , упруго-пластическая , стадия разрушения. Учёт механических свойств льда важен при определении оптимального курса ледоколов , а также при размещении на льдинах грузов, полярных станций , при расчёте прочности корпуса судна .

Условия образования

При образовании морского льда между целиком пресными кристаллами льда оказываются мелкие капли солёной воды, которые постепенно стекают вниз. Температура замерзания и температура наибольшей плотности морской воды зависит от её солёности. Морская вода, солёность которой ниже 24,695 промилле (так называемая солоноватая вода), при охлаждении сначала достигает наибольшей плотности , как и пресная вода , а при дальнейшем охлаждении и отсутствии перемешивания быстро достигает температуры замерзания. Если солёность воды выше 24,695 промилле (солёная вода), она охлаждается до температуры замерзания при постоянном увеличении плотности с непрерывным перемешиванием (обменом между верхними холодными и нижними более тёплыми слоями воды), что не создаёт условий для быстрого выхолаживания и замерзания воды, то есть при одинаковых погодных условиях солёная океаническая вода замерзает позже солоноватой.

Классификации

Морской лёд по своему местоположению и подвижности разделяется на три типа:

• плавучие (дрейфующие) льды,

По стадиям развития льда выделяют несколько так называемых начальных видов льда (в порядке времени образования):

• внутриводный (в том числе донный или якорный), образующийся на некоторой глубине и находящихся в воде предметах в условиях турбулентного перемешивания воды.

Дальнейшие по времени образования виды льда - ниласовые льды :

• нилас, образующийся при спокойной поверхности моря из сала и снежуры (тёмный нилас до 5 см толщиной, светлый нилас до 10 см толщиной) - тонкая эластичная корка льда, легко прогибающаяся на воде или зыби и образующая при сжатии зубчатые наслоения;
• склянки, образующиеся в распреснённой воде при спокойном море (в основном, в заливах , около устьев рек) - хрупкая блестящая корка льда, которая легко ломается под действием волны и ветра;
• блинчатый лёд, образующийся при слабом волнении из ледяного сала, снежуры или шуги или вследствие разлома в результате волнения склянки, ниласа или так называемого молодого льда. Представляет собой пластины льда округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре и толщиной 10-15 см с приподнятыми краями из-за обтирания и ударов льдин .

Дальнейшей стадией развития льдообразования являются молодые льды , которые подразделяются на серый (толщина 10-15 см) и серо-белый (толщиной 15-30 см) лёд.

Морской лёд, развивающийся из молодого льда и имеющий возраст не более одного зимнего периода, называется однолетним льдом . Этот однолетний лёд может быть:

• тонким однолетним льдом - белый лёд толщиной 30-70 см,
• средней толщины - 70-120 см,
• толстым однолетним льдом - толщиной более 120 см.

Если морской лёд подвергался таянию хотя бы в течение одного года, он относится к старым льдам . Старые льды подразделяются на:

• остаточный однолетний - не растаявший летом лёд, находящийся вновь в стадии замерзания,
• двухлетний - просуществовавший более одного года (толщина достигает 2 м),
• многолетний - старый лёд толщиной 3 м и более, переживший таяние не менее двух лет. Поверхность такого льда покрыта многочисленными неровностями, буграми, образовавшимися в результате неоднократного таяния. Нижняя поверхность многолетних льдов также отличается большой неровностью и разнообразием формы.

Толщина многолетних льдов в