Магическая энергия воды

Вода – одно из самых уникальных и загадочных веществ на Земле. Но природа его до сих пор еще не понята до конца. Долгое время воду считали простым, неделимым элементом. Лишь в 1766 году Г. Кавендиш (Англия) и затем в 1783 году А. Лавуазье (Франция) доказали, что вода – не простой химический элемент, а соединение кислорода и еще одного элемента в определенной пропорции. После этого открытия химический элемент, обозначаемый как Н, получил название «водород» (Hydrogen – от греч. hydro genes), что можно истолковать как «порождающий воду».

Дальнейшие исследования показали, что за незатейливой химической формулой Н2О скрывается вещество, обладающее уникальной структурой и не менее уникальными свойствами. Исследователи, пытавшиеся на протяжении двух с лишним столетий раскрыть секреты воды, часто заходили в тупик. Да и сейчас вода остается трудным объектом для исследований, ее свойства далеко не всегда прогнозируемы.

В чем же необычность, загадочность свойств так привычной всем жидкой воды? Оказывается, практически все свойства воды аномальны, а многие из них вообще не подчиняются законам физики, которые управляют другими веществами.

Прежде всего, это касается тепловых свойств воды. Во-первых, вода – единственное (кроме ртути) вещество на Земле, для которого кривая зависимости удельной теплоемкости от температуры имеет минимум. Он наблюдается при температуре около 37 °С, поэтому нормальная температура человеческого тела, состоящего на две трети из воды, находится в диапазоне 36—38 °С (внутренние органы имеют более высокую температуру, чем наружные). Температура других теплокровных млекопитающих (32—39 °С) также хорошо соотносится с температурой минимума удельной теплоемкости воды.

Во-вторых, теплоемкость воды аномально высока. Чтобы нагреть определенное ее количество на один градус, необходимо затратить больше энергии, чем при нагреве других жидкостей: по крайней мере, вдвое по сравнению с простыми веществами. Это и объясняет уникальную способность воды сохранять тепло. Подавляющее большинство других веществ таким свойством не обладает. Благодаря этой исключительной особенности воды у человека нормальная температура тела поддерживается на одном уровне и жарким днем, и прохладной ночью.

В-третьих, вода обладает высокой удельной теплотой плавления, то есть воду очень трудно заморозить, а лед – растопить. Это способствует установлению на Земле в целом достаточно стабильного и мягкого климата.

Итак, необыкновенные тепловые свойства воды обеспечивают человеку благоприятные условия существования, формируют оптимальную среду обитания при минимуме энергетических затрат.

Обращает на себя внимание также «поведение» плотности воды , а значит, и связанного с ней объема . Плотность большинства веществ (жидкостей, кристаллов и газов) при нагревании уменьшается, а при охлаждении увеличивается, вплоть до процесса кристаллизации или конденсации. Плотность воды при охлаждении от 100 до 4 °С (точнее, до 3,98 °С) возрастает, как и у подавляющего большинства жидкостей. Но, достигнув максимального значения при температуре 4 °С, плотность при дальнейшем охлаждении воды начинает уменьшаться. Другими словами, максимальная плотность воды наблюдается при температуре 4 °С (одна из уникальных аномалий воды), а не при температуре замерзания 0 °С. Если бы вода подчинялась общим правилам, она должна была бы замерзать при температуре около –100 °С и закипать при температуре около +10 °С.

Замерзание воды сопровождается скачкообразным(!) уменьшением плотности более чем на 8 %, тогда как у большинства других веществ процесс кристаллизации сопровождается увеличением плотности. В связи с этим лед (твердая вода) занимает больший объем, чем жидкая вода, и держится на ее поверхности.

Столь необычное поведение плотности воды крайне важно для поддержания жизни на Земле.

Покрывая воду сверху, лед играет в природе роль своего рода плавучего одеяла, защищающего реки и водоемы от дальнейшего замерзания и сохраняющего жизнь подводному миру. Если бы плотность воды увеличивалась при замерзании, лед оказался бы тяжелее воды и начал тонуть, что привело бы к гибели всех живых существ в реках, озерах и океанах, которые замерзли бы целиком, превратившись в глыбы льда, а Земля стала бы ледяной пустыней, что неизбежно привело бы к гибели всего живого.

...