Плавающий на поверхности озёр и прудов лёд – первый признак зимы. Если бы свойства воды были такими же, как и у других жидкостей, о катании на коньках не было бы и речи – образовавшаяся ледяная корка сразу же опускалась бы на дно. А вот почему вода не замерзает под толстым слоем льда, является для многих непонятным.
Согласно своим физическим свойствам, вода одна из немногих жидкостей, которая при переходе из жидкого в твердое состояние расширяется, а не сжимается. Самую высокую плотность она имеет при +4° С.
Как происходит замерзание
Большинство известных жидкостей при охлаждении сжимается. При этом происходит уменьшение их объёма и увеличение концентрации. К примеру, воск свечи в нерасплавленном виде падает на дно сосуда с расплавленным горячим воском.
Так же совершается сжатие воды, но лишь до того момента, пока t° не станет равной 4 °С. При дальнейшем снижении температуры вода начинает расширяться, соответственно, становится менее плотной и более легкой.
То есть лед, образовавшийся, как все мы знаем, при охлаждении H 2 O до 0 °С, оказывается легче, чем незамерзший водный слой температурой на 4 градуса выше.
Процесс замерзания водоема можно описать так:
Природа предусмотрела всё, вплоть до самых мелких деталей. У обитателей прудов есть возможность выжить при условии суровой зимы именно благодаря тому, что вода имеет свойство при самой высокой уплотнённости сохранять t +4 ºС. Ведь промерзни она до нуля, и все живые организмы в ней погибнут.
Температура водной среды в водоёме зависит, разумеется, от времени года – летом она гораздо теплее возле поверхности, чем на дне. А вот зимой пруд покрывается льдом, и градус на поверхности гораздо ниже, чем в глубине.
Природа удивляет нас необъяснимыми явлениями. Одно из них - кристаллизация воды. Многие интересует такой необычный вопрос, как почему при минусовых температурах на поверхности водоема образуется лед, а вот под льдом вода сохраняет жидкую форму. Как это объяснить?
Почему вода под толстым льдом не замерзает: ответы
При каком температурном режиме она начинает затвердевать? Этот процесс начинается уже при понижении температуры до 0 градусов по Цельсию, при условии, что сохраняется нормальный уровень атмосферного давления.
Слой льда в данном случае выполняет термоизоляционную функцию. Он защищает воду, которая находится под ним, от воздействия низких температур. Тот слой жидкости, который расположен прямо под ледяной коркой, имеет температуру всего 0 градусов. А вот более нижний слой отличается повышенной температурой, которая колеблется в пределах +4 градусов.
Ознакомьтесь с нашей публикацией Где находятся черные леса?
Если температура воздуха продолжает снижаться, лед становится толще. При этом охлаждается тот слой, который расположен непосредственно подо льдом. При этом вся вода не промерзает, так как она отличается повышенной температурой.
Кроме этого, важным условием образования ледяной корки является то, что низкая температура должна удерживаться на протяжении длительного времени, иначе лед не успеет образоваться.
Как образуется лед?
При снижении температуры плотность жидкости снижается. Именно этим и объясняется то, что более теплая вода находится снизу, а холодная - сверху. Воздействие холода провоцирует расширение и уменьшение плотности, в результате на поверхности образуется ледяная корка.
Благодаря таким свойствам воды, в нижних слоях удерживается температура +4 градуса. Этот температурный режим идеально подходит для жителей глубин водоемов (как рыб, так и моллюсков, растений). Если температура снизится, они погибнут.
Интересно то, что в теплое время года все наоборот - температура водоема на поверхности гораздо выше, чем на глубине. То, насколько быстро будет замерзать вода, зависит от того, сколько в ее составе присутствует солей. Чем выше концентрация соли, тем хуже она замерзает.
Ледяная корка способствует удерживанию тепла, поэтому вода под ней немного теплее. Лед препятствует пропусканию воздуха в нижний слой, что способствует сохранению определенного температурного режима.
Если ледяная корка толстая и водоем имеет достаточную глубину, вода в нем не будет промерзать полностью. Если же ее немного, есть вероятность того, что при воздействии низких температур промерзнет весь водоем.
Почему вода не замерзает под толстым слоем льда? Получается, что она сверху находится в твердом состоянии, а снизу в жидком. Как такое может быть?
Физические свойства воды
Исходя из физических свойств воды, известно, что температура ее максимальной плотности составляет +4º С. Чтобы перейти в твердое состояние, ее температура должна достигнуть нуля. В образующемся при этом льду гибнет все живое.
Более низкие температуры ускоряют процесс перехода воды из жидкого состояния в твердое. Природой продумано все до мельчайших подробностей. Благодаря свойству воды сохранять температуру +4º С при максимальной плотности, обитатели водоемов выживают в зимних условиях. Именно этим объясняется, почему вода не замерзает под толстым слоем льда.
Причины не замерзания воды
Перед началом самого холодного сезона происходит вертикальное перемещение слоев. Осенью температура воды еще высока и не опустилась до 4º С. В процессе ее постепенного снижения теплые и более легкие слои воды поднимаются к поверхности, а холодные опускаются к дну. Такое перемещение длится до тех пор, пока вся вода не достигнет температуры +4º С. При этом верхний слой будет холоднее и легче нижних.
Постепенно его температура будет понижаться, а поверхность воды замерзать. Сначала на водоеме образуется ледяная корка. Постепенно, с понижением температуры, толщина корки будет увеличиваться. Когда на поверхность льда выпадет снег, это послужит дополнительной защитой водоема от полного замерзания. Ведь он обладает теплоизоляционными свойствами.
Какой бы холодной ни была зима, на дне водоема обязательно будет вода. Ее температура не опустится ниже +4 градуса. Благодаря этому в озерах и других водоемах сохраняется жизнь. Не обладай вода максимальной плотностью при таких условиях, под действием отрицательных температур она бы вся превратилась в лед. Тогда бы все обитатели водоемов погибли. Таким образом, природа заботится о сохранении жизни.
Теперь зная ответ на вопрос «почему вода не замерзает под толстым слоем льда?», вы можете рассказать это знакомым. Наверно наиболее интересно это будет рыбакам. Ведь благодаря этой особенности они могут ловить рыбу зимой.
F1- вызывает «справку» Windows или окно помощи активной программы. В Microsoft Word комбинация клавиш Shift+F1 показывает форматирование текста; F2- переименовывает выделенный объект на рабочем столе или в окне проводника; F3- открывает окно поиска файла или папки на рабочем столе и в проводнике. Комбинация клавиш Shift+F3 часто используется для поиска в обратном направлении; F4- открывает выпадающий список, например, список строки адреса в окне ‘Mой компьютер" или в проводнике. Сочетания клавиш Alt+F4 в Windows используется для закрытия приложений, а Ctrl+F4− для закрытия части документа или программы (к примеру, вкладок); F5- обновляет активное окно открытой веб-страницы, рабочего стола, проводника и так далее. В Microsoft PowerPoint F5 начинает показ слайд-шоу сначала, а комбинация клавиш Shift+F5− с текущего слайда; F6- переключение между элементами экрана в окне или на рабочем столе. В проводнике и Internet Explorer - перемещение между основной частью окна и адресной строкой; F7- проверяет правописание (в Word, Excel); F8- при загрузке операционной системы выбирает режим загрузки. В редакторе Word включает расширенное выделение текста. Выделение фрагмента от начального до конечного положения курсора происходит без удержания клавиши Shift. Повторное нажатие клавиши F8 выделяет слово, ближайшее к курсору. Третье-содержащее его предложение. Четвертое- абзац. Пятое- документ. Снять последнее выделение можно нажатием сочетания клавиш Shift+F8. Отключить режим можно клавишей Esc; F9-- в некоторых программах обновляет выделенные поля; F10- активирует полное меню, а комбинация клавиш Shift+F10 активирует контекстное меню; F11- переводит окно в полноэкранный режим и обратно, например, в Internet Explorer; F12- переход к выбору параметров сохранения файла (Файл -> Сохранить как). В стандартной PC/AT клавиатуре алфавитно-цифровой блок состоит из 47 клавиш и включает в себя клавиши для ввода букв, цифр, знаков пунктуации, арифметических действий и специальных символов. Результат действия этих клавиш зависит от регистра (нижний - верхний) в котором осуществляется нажатие этих клавиш. Управляющие клавиши Shift, Ctrl, Caps Lock, Alt и AltGr (правый Alt) называют еще клавишами- модификаторами, так как они предназначены для изменения действий других клавиш. Shift (читается «Шифт») - клавиша верхнего регистра (нефиксированное переключение). Используется одновременно с другими клавишами, например с клавишами алфавитно-цифрового блока для набора заглавных букв и символов верхнего регистра. Кроме того, клавиша Shift используется как модификатор в быстрых сочетаниях клавиш и при клике мыши. Например, чтобы в браузере открыть ссылку в отдельном окне нужно нажать на ссылку кнопкой мыши, удерживая нажатой клавишу Shift. Ctrl (читается «контрол») - используется в комбинации с другими клавишами, например: Ctrl+A- в Windows выделяет весь текст в окне; Ctrl+B- в редакторе MS Word переключает шрифт на «жирный-нормальный»; Ctrl+С- в программах с WinAPI копирует текст в буфер, а в консольных программах - завершает команду; Ctrl+F- во многих программах вызывает диалога поиска; Ctrl+I- в редакторе MS Word переключает шрифт на «курсив-нормальный»; Ctrl+N- в программах с многооконным интерфейсом открывает новое пустое окно; Ctrl+O- во многих программах вызывает диалог открытия существующего файла; Ctrl+P- во многих программах отправляет текст на печать или вызов диалог печати; Ctrl+Q- в некоторых программах выход из нее; Ctrl+R- в браузерах обновляет содержимое окна; Ctrl+S- во многих программах cохраняет текущий файл или вызывает диалог сохранения; Ctrl+T- в браузерах открывает новую вкладку; Ctrl+U- в редакторе MS Word переключает подчёркивания текста; Ctrl+V- в программах с WinAPI вставляет содержимое буфера обмена; Ctrl+W- в некоторых программах закрывает текущее окно; Ctrl+Z- во многих программах отменяет последнее действие; Ctrl+F5- в браузерах обновляет содержимое; Ctrl+Home- в программах с текстовым полем совершает переход к началу редактируемого документа; Ctrl+End- в программах с текстовым полем совершает переход к концу редактируемого документа; Ctrl+- в Total Commander совершает переход к корневому каталогу диска. Alt (читается «Альт») - используется совместно с другими клавишами, модифицируя их действие. Например: Alt+F4- во всех программах закрывает их; Alt+F7- в некоторых программах вызывает диалог поиска; Alt+F10- в некоторых файловых менеджерах вызывает дерево каталогов; Alt+Tab- в Windows совершает переход к следующему запущенному окну; Alt+буква- в некоторых программах вызывает команды меню или открывает колонки меню. Кроме того, сочетания клавиш Alt+Shift или Ctrl+Shift обычно применяются для переключения раскладки клавиатуры. Capslock (читается «Капслок») - переход в режим верхнего регистра (фиксированное переключение). Повторное нажатие клавиши отменяет этот режим. Используется при наборе текста ЗАГЛАВНЫМИ буквами. Управляющая клавиша Esc (читается «Эскейп»), используемая для отмены текущей операции или последнего изменения, сворачивания приложения, перехода к предыдущему меню или экрану или снятия выделения, расположена в левом углу клавиатуры рядом с блоком функциональных клавиш. В операционной системе Windows сочетание клавиш Ctrl+Shift+Esc вызывает Диспетчер задач. Tab (читается «Таб») - в текстовых редакторах вводит символ табуляции и работает с отступами, а в графических интерфейсах перемещает фокус между элементами. Например, перемещение между рабочим столом, кнопкой «Пуск», панелью «Быстрый запуск», панелью задач и системным треем. Действие клавиши AppsKey равносильно щелчку правой кнопкой мыши и вызывает контекстное меню для выделенного объекта. Клавиша перевода строки Enter (Ввод) - служит для ввода перевода строки при наборе текста, выбора пункта меню, подачи на исполнение команды или подтверждения какого-то действия и так далее. Backspace (читается «Бэкспейс») - в режиме редактирования текста удаляет символ слева от курсора, а вне области набора текста - возвращает на предыдущий экран программы или веб-страницу в браузере. Delete (читается «Делит») - удаляет выбранный объект, выделенный фрагмент текста или символ справа от курсора ввода. Клавиша Insert (читается «Инсерт») служит для переключения между режимами вставки (текст как бы раздвигается) и замены (новые знаки заменяют существующий текст) при редактировании текста. Сочетание клавиш Ctrl+Insert заменяет команду «копировать», а Shift+Insert- «вставить». В файловых менеджерах Total Commander и FAR Manager клавиша служит для выделения файла или папки. PrtScn (print screen) (читается «Принт скрин») - делает снимок экрана и помещает его в буфер обмена. В сочетании с клавишей Alt в буфер копируется снимок текущего активного окна. Служебная клавиша ScrLk (Scroll Lock) (читается «Скролл лок») блокирует прокрутку и при ее активации клавишами управления курсором сдвигается содержимое всего экрана, что очень удобно при редактировании больших таблиц, например, в Exсel. Pause/Break (читается «Пауза» или «Брейк») - приостанавливает работу компьютера. В современных операционных системах эта клавиша актуальна только во время загрузки компьютера. Стрелки вверх, вниз, вправо и влево относятся к клавишам управления курсором и позволяют перемещаться по пунктам меню, сдвигают курсор ввода в соответствующую сторону на одну позицию. В сочетании с клавишей Ctrl стрелки перемещают на большее расстояние. Например, в редакторе Microsoft Word Ctrl+← перемещает курсор на слово влево. С клавишей Shift выделяется блок текста. Клавиши Home и End перемещают курсор в начало и конец текущей строки документа или списка файлов. Какие горячие клавиши полезно знать. Сочетание клавиш Ctrl + Shift + Esc незаменимо при зависании компьютера, оно вызывает «Диспетчер задач», с помощью которого можно завершить процесс, снять задачу или завершить работу компьютера. Клавиши Alt + Tab позволяют переключаться между открытыми окнами. В центре экрана появляется панель со всеми открытыми приложениями, и при выборе активного окна нужно, не отпуская клавиши Alt, несколько раз нажать клавишу Tab. Сочетание Alt + Space (пробел) открывает системное меню окна, с помощью которого можно восстановить, переместить, развернуть, свернуть и закрыть окно без помощи мыши. Alt + Shift или Ctrl + Shift – переключение раскладки клавиатуры. При помощи Win + D можно свернуть все окна и показать рабочий стол, а клавиши Win + М сворачивают все окна, кроме диалоговых. Win + E открывает папку «Мой компьютер». Win + F – открытие окна для поиска файла или папки.
