Лід — це вода, яка знаходиться в твердому агрегатному стані, але залежно від температурних умов може переходити в рідкий або газоподібний стан. Вже досить давно науковці виявили, що вода є складною сполукою, яка містить атоми водню та кисню, а її властивості у великій мірі залежать від агрегатного стану. Розгляньмо, які властивості льоду виділяють сучасні вчені та в яких сферах він може використовуватись.
Фізичні властивості
Вода в твердому агрегатному стані або лід має наступні фізичні властивості:
1. Щільність. Дана властивість визначається температурою, тиском та концентрацією у воді мінеральних солей. Постійне значення густини води відповідає 1000 кг/м3. Щільність льоду дещо менша і визначається в залежності від температури та інших показників.
2. Температура. Вода починає кристалізуватися за температури 0°C. Замерзає вона стрибками, які супроводжуються виділенням теплоти. Процес відтавання води потребує поглинання такої ж кількості теплоти, яка виділялась, але поступово, а не стрибками. Проте у природі трапляються виключення: наприклад, існують річки, в яких переохолоджена вода з температурою -2°C не замерзає і залишається рідкою.
3. Тепломісткість. Мається на увазі кількість теплоти, яку поглинає лід при нагріванні на 1°C. Питому тепломісткість визначають як кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 1 кг води (дистильованої) на 1°C.
4. Стисливість. Властивість зменшувати об’єм під впливом високого тиску. Зворотну характеристику називають пружністю.
5. Колір. Визначається властивістю поглинати світло і розсіювати промені, а також домішками, які присутні у воді. В озерах та річках лід без домішок має світло-блакитне забарвлення. Морський лід може бути різним в залежності від домішок — блакитним або синім, зеленуватим, коричневим, сталевого відтінку. Трапляється навіть чорний лід, колір якого пов’язаний із великим обсягом мінеральних і органічних домішок.
Механічні властивості
Механічні властивості льоду визначаються здатністю чинити опір зовнішнім впливам і обчислюються на одиницю площі. Вони залежать від структури та складу замерзлої води, а також від пористості й температури.
Зазвичай для льоду характерна пружність, пластичність та в’язкість, але за деяких умов він може стати твердим і крихким. Наприклад, морський лід більш пластичний і не такий міцний, як замерзла вода у прісних водоймах. Властивості льоду необхідно враховувати при проходженні кораблів, використанні крижаних переправ і т. д.
Хімічні властивості
Приблизно 11,2% замерзлої води складає водень, а 88,8% — кисень. Звісно в ній можуть бути присутні різноманітні домішки: газоподібні або механічні.
У природі лід зустрічається в кількох кристалічних видах, які зберігають свою структуру за температури нижче нуля, але починають танути, коли температура досягає нуля чи піднімається вище.
Властивості льоду значною мірою залежать від структури кристалів. Замерзла вода за певних умов може мати ажурну структуру, що відображається на щільності льоду та інших його властивостях.
Де застосовується лід?
Людина використовує унікальні властивості льоду в різних сферах своєї діяльності:
1. Харчова промисловість. Завдяки властивості льоду довго зберігати холодну температуру, його використовують для охолодження харчових продуктів, що значно підвищує терміни їх придатності. За допомогою льоду можна забезпечити ефективне зберігання й транспортування продуктів харчування, особливо в спекотні літні дні. Це актуально для будь-яких продуктів, а особливо для морозива, свіжого або замороженого м’яса, риби, морепродуктів тощо.
2. Ресторанний і готельний бізнес. Лід широко використовується для приготування коктейлів і охолоджувальних напоїв, а також для подачі холодних страв.
3. Медицина. Багато видів медпрепаратів, біологічних зразків та вакцин потребує зберігання за низьких температур. За допомогою льоду таку продукцію можна не тільки зберігати, але й транспортувати на великі відстані.
4. Спорт. З льоду виготовляють арени для зимових видів спорту, наприклад, хокею чи ковзанів. Такі льодові арени та ковзанки створюються не тільки в спортивних комплексах, але і в розважальних центрах, торгівельних центрах тощо.
5. Промисловість. За допомогою льоду охолоджують промислове обладнання та самі виробничі процеси, наприклад, охолодження парів. Особливо актуальне застосування льоду у хімічній та виробничій промисловості.
6. Сільське господарство. Штучний лід можуть створювати й використовувати в якості захисного покриву для польових культур. В холодних регіонах таке покриття захищає рослини від обмерзання.
Екологічні аспекти використання
Науковці стверджують, що лід безпосередньо впливає на енергетичні процеси, які відбуваються на нашій планеті. Коли вода замерзає, вона виділяє тепло, а коли відтає, то поглинає теплову енергію. Зокрема це сприяє більш плавній зміні сезонів — без надто різких температурних коливань.
Висновки
Як бачимо, лід або вода у твердому стані має не тільки унікальні властивості, але й важливе практичне значення. Люди використовують його для зберігання продуктів та приготування страв, у медицині та косметології, у промисловості та сільському господарстві. А ще лід виступає альтернативним матеріалом для скульпторів, дозволяючи створювати неймовірно гарні витвори мистецтв.
