«Тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое», – обращался к воде Антуан де Сент-Экзюпери. И сегодня вода не перестает удивлять ученых. Почти все ее физические свойства – исключение в природе. Это объясняется особого рода взаимодействием молекул воды: каждый из атомов водорода одной молекулы оттягивает к себе электроны атомов кислорода в соседних молекулах. За счет такой водородной связи молекулы объединяются в сложные агрегаты, размеры которых гораздо больше размеров одной молекулы.
Лед имеет рыхлую сетчатую структуру, в которой остается много свободного объема. При плавлении его сетчатая структура частично сохраняется. Молекулы в талой воде образуют сложные агрегаты, сохраняющие свойства льда. При нагревании часть агрегатов распадается, их размеры становятся меньше, поэтому вода уплотняется – самой плотной она бывает при 4 °C. Зимой вода с температурой 4 °C опускается на дно, а сверху остаются более холодная вода и лед, и перемешивание (конвекция) прекращается. Благодаря этому свойству воды ее обитатели живут зимой на дне глубоких водоемов.
Эта же особенность молекулярного строения воды объясняет рекордно большие значения ее теплоемкости, теплоты плавления и парообразования. На экваторе вода поглощает огромное количество солнечного тепла и переносит морскими течениями в холодные широты. Тепло, выделяющееся при замерзании воды, задерживает наступление зимних холодов. Вода – это великий распределитель тепла по Земле.
26 июня
Король физики викторианской эпохи
26 июня 1824 года родился Уильям Томсон, позднее лорд Кельвин, один из основателей термодинамики (ум. 1907).
Именно Томсон предложил абсолютную шкалу температур (в его честь названа единица ее измерения – кельвин). Ему принадлежит одна из формулировок Второго закона термодинамики (о невозможности полного превращения теплоты в работу в циклическом процессе). Томсон развил учение о сохранении энергии и ввел понятия кинетической и потенциальной энергии. Разрабатывая теорию электромагнитных колебаний, он вывел формулу для расчета периода колебаний (формулу Томсона). Он оценил возраст Земли, а также конструировал приборы и принимал заметное участие в прокладке первого трансатлантического телеграфного кабеля.
Уже в 10-летнем возрасте он поступил в университет Глазго; когда затем стал студентом Кембриджа, один из профессоров говорил своему коллеге: «Вы и я годимся только на то, чтобы подчищать опечатки в его работах». В 22 года Томсон стал профессором, в 27 был избран членом Королевского общества, в 42 посвящен в рыцари. За научные заслуги Томсон получил звание пэра и титул лорда Кельвина. Авторитет его в научном мире был огромен.
