”Anomaliile” apei

Apa calda si apa rece au proprietati opuse, comportamentul anormal fiind mai accentuat la temperaturi joase, la care proprietatile apei supraracite difera adesea de cele ale ghetii cristalizate hexagonal

Când apa supraracita este încalzita, dimensiunile moleculelor se diminueaza si apa devine mai usor compresibila, indicele sau de refractie creste, la fel viteza de propagare a sunetului, capacitatea de a dizolva gaze scade, este mai usor de încalzit si conductivitatea sa termica creste.

Prin contrast, pe masura ce apa calda este încalzita, devine mai usor compresibila, indicele sau de refractie scade, la fel viteza de propagare a sunetului, gazele devin mai solubile, devine mai greu de încalzit si un conductor termic mai slab

Prin cresterea presiunii, moleculele individuale se dilata, viteza de deplasare a moleculelor este mai mare în apa rece decât în apa calda.

Apa calda îngheata mai rapid decât apa rece, iar gheata se topeste la comprimare (cu exceptia situatiilor în care se aplica presiuni înalte, când apa lichida se solidifica la comprimare)

Anomaliile de faza ale apei

Apa are un punct de topire si un punct de fierbere anormal de înalte.

Apa are un punct critic (punctul final al unei curbe în diagrama de faza) anormal de înalt.

Apa solida prezinta mai multe varietati structurale (stabile si metastabile, cristaline si amorfe) decât orice alta substanta.

Conductivitatea termica, modulul de rigiditate si viteza de propagare a sunetului ale ghetii scad cu cresterea presiunii.

Structura apei se modifica la presiune înalta.

Apa supraracita prezinta doua faze si un punct critic suplimentar la aproximativ -91°C.

Apa lichida se poate supraraci cu usurinta, dar este vaporizata cu dificultate.

Apa lichida exista la temperatura foarte coborâta si îngheata (se solidifica) la încalzire.

Apa lichida poate fi supraîncalzita cu usurinta, iar apa fierbinte îngheata mai repede decât apa rece (efectul Mpemba).

Amplitudinea de vibratie a apei calde este mai mare decât a apei reci.

Moleculele de apa se contracta la cresterea temperaturii si se dilata la cresterea presiunii

Anomaliile termice ale apei

Caldura de topire a apei prezinta un maxim la -17°C.

Caldura specifica de încalzire a apei are o valoare dubla fata de cea a ghetii sau a vaporilor.

Capacitatea termica specifica (CP si CV) a apei este neobisnuit de ridicata.

Capacitatea termica specifica CP prezinta un minim la 36°C si prezinta un minim în raport cu temperatura.

Capacitatea termica specifica Cv prezinta un maxim la aproximativ -45°C.

Caldura si entropia de vaporizare, ca si caldura de sublimare au valori anormal de mari.

Conductibilitatea termica a apei este mare si creste la o valoare maxima la aproximativ 130°C.

Anomaliile fizice ale apei ca material

Apa are o vâscozitate neobisnuit de mare, care creste pe masura ce temperatura scade sub 33°C si scade cu cresterea presiunii.

Coeficientul de difuzie este mare si descreste cu scaderea temperaturii.

La temperaturi coborâte, autodifuzia apei creste pe masura ce cresc densitatea si temperatura.

Apa are o tensiune superficiala neobisnuit de mare.

Cu cresterea temperaturii, solubilitatea în apa a gazelor cu structura nepolara scade pâna la o valoare minima, dupa care (respectând comportamentul normal) creste.

Constantele dielectrice (care reflecta opozitia unui mediu fata de fortele de atractie între particulele încarcate cu sarcini) ale apei si ghetii sunt neobisnuit de mari (la 0°C, aer: 1; gheata: 3,2; apa: 80).

Anomaliile privind densitatea apei

În cazul apei, relatia temperatura – densitate prezinta un punct de maxim la 4°C.

Densitatea ghetii creste la încalzire (pâna la 70K).

Apa se contracta la topire

Presiunea reduce punctul de topire al ghetii

Apa lichida are o valoare mare a densitatii, care creste la încalzire (pâna la 3,984°C).

Suprafata apei este mai densa decât întregul volum.

Cresterea presiunii reduce temperatura la care densitatea apei este maxima.

Apa supraracita prezinta o valoare minima a densitatii.

Apa are un coeficient de dilatare termica coborât.

Gradul de dilatare termica al apei scade (devine negativ) la temperaturi coborâte.

Dilatarea termica a apei creste cu cresterea presiunii.

Numarul de molecule din prima vecinatate a unei molecule de apa creste la topire, dar si cu cresterea temperaturii.

Apa are un grad de compresibilitate neobisnuit de scazut.

Compresibilitatea scade cu cresterea temperaturii pâna la 46,5°C.

Relatia temperatura-compresibilitate prezinta un punct de maxim.

La frecvente înalte, se înregistreaza „sunetul rapid”, care prezinta discontinuitate la presiune înalta.

Timpul de relaxare spin-retea în RMN este foarte mic la temperaturi coborâte.

Frecventa de rezonanta RMN a nucleelor prezinta un maxim la temperaturi coborâte (la supraracire).

Indicele de refractie al apei prezinta o valoare maxima imediat sub temperatura de 0°C.

Modificarea de volum la vaporizare este foarte mare.

stiintasitehnica.com

Bogdan

Per aspera ad astra