База знаний (Энциклопедия)

Записи на букву Л

Лёд , твёрдая фаза воды, мономинеральная горная порода.
В нач. 20 в. было открыто явление полиморфизма  льда (способность льда к разному кристаллическому строению, что влечёт за собой существенное изменение всех его физических свойств).
В природе возможны 10 кристаллических модификаций льда и одна аморфная форма, а то, с чем мы сталкиваемся на поверхности Земли, лишь одна из разновидностей льда, названная лёд‑I. Этот лёд имеет шестиугольную пространственную решётку, в узлах которой расположены атомы кислорода.
В образовании связей участвуют атомы водорода, но их положение не фиксировано, прочная водородная связь между молекулами устанавливается только при очень низкой тем‑ре.

Другие модификации льда могут существовать в огромном диапазоне тем‑р и давлений, не встречающихся на поверхности Земли. Устойчивое их существование возможно лишь при определённых сочетаниях давления, удельного объёма и тем‑ры. Модификации льда‑II, – III и – V могут долго сохраняться при атм. давлении, если тем‑ра не поднимается выше –170 °C.

При конденсации водяных паров на поверхности, охлаждённой до –160 °C и ниже, образуется аморфный лёд, который переходит в обычный при повышении тем‑ры до –129 °C, при этом выделяется тепло.

Лёд‑IV представляет собой нестабильную фазу в тех же условиях, где устойчиво существует лёд‑V. Несколько легче получить лёд‑VI, который оказывается стабильным, если замораживанию под давлением подвергается тяжёлая вода. Лёд‑VII при огромном давлении 20 гПа плавится при тем‑ре 200 °C. Лёд‑VIII – это упорядоченная форма льда‑VII, возникающая при низкой тем‑ре. Наконец, лёд‑IХ представляет собой нестабильную фазу, которая возникает при переохлаждении льда‑III.

Природный лёд (лёд‑I) обычно значительно чище воды, т. к. растворимость веществ во льду очень плохая. Лёд может содержать механические примеси – твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа.

При длительных статических нагрузках и под действием собственной массы обладает текучестью. Скорость течения льда обратно пропорциональна абс. тем‑ре, так что с понижением тем‑ры лёд приближается к абсолютно твёрдому телу.
В ср. при близкой к таянию тем‑ре текучесть льда в 106  раз выше, чем у горных пород, и с этим связан ряд природных явлений (движение ледников  и др.).

Под влиянием поверхностной энергии кристаллов и энергии упругонапряжённых связей кристаллической решётки, возникающей при деформировании, лёд подвергается перекристаллизации в твёрдой фазе (рекристаллизация) и временами переходит в жидкую (режеляция) или парообразную (сублимация) фазы.

В последние годы во льду открыты газоледяные соединения, называемые кристаллогидратами . Это вещества, в которых кристаллическая решётка воды содержит пустоты, способные принять инородные молекулы.
Если молекул воды достаточно много, то весь газ может перейти в форму гидрата, и тогда между молекулами воды оказываются молекулы метана, пропана и других углеводородов. Химической связи между водой и газами нет, и при нормальных условиях они способны гореть. Залежи кристаллогидратов выявлены на тер. Сибири, занятой многолетнемёрзлыми породами . Такой лёд, залегающий совсем неглубоко, – в перспективе многообещающее топливо.
В нём на 1 м³ воды приходится до 200 м³ природного газа.

Лёд – самая распространённая горная порода во Вселенной. Марс, Юпитер, Сатурн, Уран содержат огромные массы льда, а некоторые спутники планет сложены им почти полностью. Не исключение и наша Земля: более одной десятой земной суши занято вечными льдами, а пятая часть всей поверхности планеты ежегодно находится под снегом. См. также Морские льды, Речные льды .