Удивительная и изменчивая плотность воды

О том, что вода является веществом, присутствующим практически повсеместно, как и о ее главенствующей роли в формировании и поддержании большинства форм жизни, мы знаем из школьного курса. А что еще можно сказать об удивительных свойствах Н₂О?

Физика говорит, что одним из основных свойств является плотность воды. Этот критерий мы и рассмотрим более подробно. Что представляет собой этот параметр? Плотность воды, как и любой другой субстанции или материала, отображает, какое количество, а, если точнее, какая масса содержится в определенном объеме вещества.

Чем же так удивительна вода, что о ее плотности необходимо говорить отдельно? Во-первых, это обосновано количеством ее видов. Вода может быть пресной и соленой, тяжелой и сверхтяжелой, живой и мертвой. Кроме того, каждому знакомы такие определения, как грунтовые и минеральные воды, дождевая или талая вода, структурированная и даже сухая. При этом вода, как все мы помним, может находиться в твердом, газообразном или жидком состоянии, получившем название агрегатного. Естественно, что плотность воды соленой будет отличаться от плотности дождевой или замерзшей.

Исследуют характеристики веществ (в том числе и плотность воды) при нормальных условиях, которые предполагают величину атмосферного давления в 760 мм рт. ст. и температуру окружающей среды, равную 0⁰ С. При изменении этих показателей, в определенной зависимости изменяются и характеристики веществ. Всех, кроме воды. Плотность воды при различных температурах в нормальных условиях не будет показательна.

В отличие от других элементов, уменьшающих показатель плотности при нагревании, вода в интервале от 0 до 4 градусов по Цельсию свою плотность увеличивает. При охлаждении объем и плотность воды снова ведут себя нехарактерно: объем ее увеличивается, а плотность понижается. Именно это можно наблюдать в ситуации, когда замерзшая вода разрывает водопроводные трубы. В живой природе необычная особенность H₂O предохраняет нижние слои водоемов от промерзания и сохраняет жизнь их обитателям. Что касается увеличения температуры воды, то после предела в 4⁰ C ее плотность, как и при охлаждении, начинает падать. Морская вода ломает и эти представления, показывая максимальную плотность при минусовой температуре.

Удивителен факт, что идеально чистую воду, без присутствующих в ней пузырьков воздуха и микроскопических включений грязи или пыли, можно охладить до –70 градусов, без образования льда или нагреть без закипания до температурного предела в 150 градусов по Цельсию. Такие аномалии возможны при соблюдении ряда условий (увеличенное давление, например), и их воспроизведение возможно только в лабораторных условиях.

В целом на плотность воды оказывает влияние наличие примесей, пузырьков газа и солей в ее составе, величина атмосферного давления, температура окружающей среды и ряд других внешних факторов. Это простое вещество не перестает удивлять ученых своими совершенно фантастическими физическими свойствами, возможностью менять структуру и химический состав.