Смысл, Цель и Суть жизни человека

Это свойство воды важно для живых существ. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде[118]. Вода необходима для жизни всех без исключения живых существ на Земле.

Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности.

Чистая вода – хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована на ионы и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония Н₃О⁺) и гидроксильных ионов ОН^- составляет Ю^-7 моль/л. Но поскольку вода – хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные вещества, например, соли, то есть в растворе присутствуют другие положительные и отрицательные ионы. Поэтому обычная вода хорошо проводит электрический ток. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления п = 1,33 в оптическом диапазоне. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, чем обусловлен нагрев пищевых продуктов в микроволновой печи.

Агрегатные состояния

По состоянию различают:

• «твёрдое» – лёд;

• «жидкое» – вода;

• «газообразное» – водяной пар.

При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст., 101 325 Па) вода переходит в твёрдое состояние при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C (значения 0 °C и 100 °C были выбраны как соответствующие температурам таяния льда и кипения воды при создании температурной шкалы «по Цельсию»), При снижении давления температура таяния (плавления) льда медленно растёт, а температура кипения воды – падает.

Фазовая диаграмма воды: по вертикальной оси – давление в Па, по горизонтальной – температура в Кельвинах. Отмечены критическая (647,3 K; 22,1 МПа) и тройная (273,16 K; 610 Па) точки. Римскими цифрами отмечены различные структурные модификации льда

При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такие давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находиться в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки (сублимации) льда падает со снижением давления. При высоком давлении существуют модификации льда с температурами плавления выше комнатной.

Типы снежинок

С ростом давления температура кипения воды растёт:[119]

При росте давления плотность насыщенного водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды – падает. При температуре 374 °C (647 К) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении и/или температуре исчезает разница между жидкой водой и водяным паром. Такое агрегатное состояние называют «сверхкритическая жидкость».

Вода может находиться в метастабильных состояниях – пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, можно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.

Также, вода может существовать в виде двух разных жидкостей («вторая вода» возникает при температуре около -70 °C и давлении в тысячи атмосфер), которые при определённых условиях даже не смешиваются друг с другом; гипотеза, что вода может существовать в двух различных жидких состояниях, была предложена примерно 30 лет назад на основе результатов компьютерного моделирования и экспериментально проверена только в 2020 г.[120]

Удельная теплоёмкость

Теплоёмкость льда, воды, и водяного пара при различных давлениях

Эти данные можно аппроксимировать уравнением

C_p(t) = 4219,7 + 0,009356 ∙ t² – 9,2788 ∙ √t {0 ≤ t ≤ 100 °C}[121].

Диэлектрическая проницаемость воды

Статическая (для постоянного электростатического поля) диэлектрическая проницаемость воды при разной абсолютной температуре при давлении 1 бар в диапазоне температур -13… 100 °C выражается эмпирической формулой[122]

ϵ (T) = 253,0390655 – 0,810393675889 · T + 0,000753946922643 · T²;

P = 1 bar; 260 K ≤ T ≤ 373,15 K.

Результаты вычислений по этой формуле[123]:

Оптические свойства