Мұз қалай пайда болады?
Мұз — Н2 О. Судың қатты түрі. Химиялық құрамы: О 88,8%, Н 11,2%; кейде оның құрамында газ немесе қатты зат қоспалары болады. Қаттылығы 1,5 таза салмағы 0,917.
Ең алдымен, мұз судан түзілетін секілді, дәл емес деп айту керек. Судан басқа аммиакты, метанды, сондай-ақ көмірқышқылын қатыру кезінде түзілетін «құрғақ» мұз бар. Оны құрғақ деп атаудың себебі ол еріп жатқанда жапырақ құрмайды: көмірқышқыл газ дереу атмосфераға мұздатылған күйден тікелей буланады.
Мұздың молекулалық құрамы
Бірақ біз судан түзілетін мұз туралы ғана айтатын боламыз. Оның кристалдары гексагональды сингониямен сипатталады, судың барлық молекулалары дұрыс көлемді торға тұрғызылады және бір молекула жақын төрт молекуламен байланысты. Кристалдық тор молекулаларды бір-бірінен қашықтықта ұстайды, сондықтан мұздың тығыздығы судың тығыздығына қарағанда аз. Мұз кесектерін су бетіне жүзіп, түбіне батып кетеді. Зерттеулерге сәйкес, біздің планетамызда қазір 30 миллион шаршы шақырым мұз бар. Негізгі саны полярлық қалпақшаларда шоғырланған – кейбір жерлерде мұз қабатының қалыңдығы 4 километрге жетеді.
Мұз қалай пайда болады?
Мұзды алу өте оңай: су температурасын нөлден төмен түсіру керек. Бұл жағдайда суда кристалдану процесі басталады: оның молекулалары Кристалл тор деп аталатын реттелген құрылымға салынады. Бұл процесс мұздатқыш камерада, лужда және мұхитта бірдей болады.Қату әрқашан судың жоғарғы қабатынан басталады. Алдымен онда микроскопиялық мұз инелер пайда болады,содан кейін су қабатының бетінде өзіндік пленка түзеді. Ірі су қоймаларында жел су бетінде толқындар түзіп, жел соғады,сондықтан қату қозғалмайтын суға қарағанда ұзағырақ болады.Күн сәулесінде ойнайтын мөлдір, қатты, мұз әр қыста біздің өзендер мен көлдерді бұрады, шатырлардың конькилерінде ұзын сосулькалармен ойып, күзгі шалғыларды тегіс, тайғақ мұз айдынына айналдырадыМұздың беріктігі оның түріне байланысты: мөлдір бір жарым есе майланған-ақ. Мұздың 5-сантиметр қабаты адамның салмағын көтере алады, ал 10-сантимертті – жеңіл машинаның салмағын көтере алады. Бірақ оның қалыңдығы 12-15 сантиметрге жеткенше мұзға шығу қажет емес.
Мұздың қасиеттері
Мұздың ең танымал және маңызды қасиеті – нөлдік температурада суға айнала отырып, салыстырмалы түрде оңай еру қабілеті. Ғылым тұрғысынан, ол басқа да қасиеттерге ие:- мөлдір, жарықты жақсы өткізу қабілеті;
– түссіз – мұз түсі жоқ, бірақ түрлі-түсті қоспалармен боялуы мүмкін;
– қаттылық, сыртқы қабықсыз өз пішінін сақтау қабілеті;
– тұрақтамау-бірақ бұл қасиет тек кейбір модификацияларда ғана тән;
— нәзік-мұздың бір бөлігі аздап күш салғанда да қызады;- дәнекерлеу, яғни кристаллографиялық желілер бойынша жарылу қабілеті.
Мұздың құрамы тазалықтың жоғары дәрежесімен ерекшеленеді, себебі кристалды торда бөгде молекулаларға орын жоқ. Қатып, су ерітілген қоспаларды ығыстырады. Бірақ суда ерітілген көптеген заттар қатып қалуды тежейді-теңіз суында мұз әдетте төмен температурада түзіледі, тұз қатып қалған кезде ұсақ тұзды кристалдар түзе отырып, судан ығыстырылады. Еріген кезде олар қайтадан суда ериді. Шын мәнінде, жыл сайынғы су қату процесі миллион жыл қатарынан түрлі қоспалардан өзін-өзі тазартуды қолдайды.
Мұз табиғатта қайда кездеседі?
Біздің планетамыздағы мұзды қоршаған ортаның температурасы нөлден төмен болатын барлық жерде кездестіруге болады (Цельсий бойынша):
– атмосферада ұсақ кристаллдар түрінде – қар немесе қырау, сондай – ақ ірі түйіршіктер-бұршақ түрінде;
– планетаның бетінде мұздықтар – Солтүстік және Оңтүстік полюстерде, сондай-ақ ең биік тау жоталарының шыңдарында орналасқан көпғасырлық жинақтар түрінде;
– жер астында мәңгі мұздық түрінде – Солтүстік полюстің айналасындағы жер қыртысының жоғарғы қабатында.
Тәжірибе жұмысы
Тоғандағы судың мұзға қалай айналатынын көрейік. Тоған үстіндегі ауа салқындағанда, ол судың жоғарғы қабатын салқындатады. Судың жоғарғы суық қабаты жылы төменгі қабаттарға қарағанда ауыр болады және ол төмен түседі. Бұл процесс тоғандағы барлық су 4° С температурасына салқындатылғанға дейін жалғасады. Бірақ ауа температурасы төмендейді. Судың жоғарғы қабаттары 4 ° C-тан төмен температураға дейін салқындаған кезде, олар бетінде қалады. Өйткені, температура 4 ° C-тан төмен температураға дейін салқындатылған су айтарлықтай жеңіл болады.Сонымен, судың жоғарғы қабаттары мұздауға дайын. Температура 0 ° C немесе одан төмен болса, ұсақ кристалдар пайда болады.
Мұз туралы қызықты ақпарат
Су, кейбір басқа заттар сияқты, сұйық күйден қатты күйге өту кезінде өз көлемін азайтпайды. Су қатып қалған кезде оның тоғызыншы көлеміне кеңейеді, яғни тоғыз литр су қатып қалған кезде он литр қатты мұз шығады. Қыста автомобиль радиаторлары мен су құбырлары жарылған кезде, бұл су қатып, көлемі ұлғаяды. Әрбір мұздың кристалы алты сәулеге ие. Олар біріккенде, мұз түзеді және көп ұзамай су бетінде мұз қабығы пайда болады. Кейде мұз мөлдір, кейде — жоқ. Неліктен? Өйткені, су тамшысы
қатқан кезде ауаның ең аз көпіршіктері бөлінеді. Олар мұз кристалдарының сәулелеріне жабысады. Мұз кристалдары көп
болған сайын, ауа көпіршіктері көп болады, яғни бұл мөлдір емес мұз. Сонымен қатар, астрономдардың зерттеулері бойынша, мұз немесе мұздатылған су күн жүйесінің көптеген планеталарында табылған. Аз мөлшерде ол Марста және бірнеше ұсақ планеталарда, сондай-ақ Юпитер мен Сатурнда кездеседі.