Свойства талой воды: Как обычную водопроводную воду превратить в целебную — Российская газета

Как обычную водопроводную воду превратить в целебную — Российская газета

Весной, в период таяния снега, вода из водопроводного крана часто отдает хлоркой.

Причина понятна: весенние ручьи смывают в водоемы грязь.

Чтобы обеззаразить воду, поступающую в квартиры, ее особенно тщательно хлорируют. В итоге получается жидкость, в общем-то, безопасная, но невкусная и со странной структурой молекул, несвойственной живой природе. Но и ее можно превратить в «эликсир жизни», не потратив на это ни копейки. Плюсы у воды появляются «при минусе», то есть после ее замораживания.

Жидкие снежинки

В естественной среде молекулы воды объединяются в кольцо, образуя правильную звездочку-снежинку с шестью лучами. Структурированная таким образом вода хорошо снабжает клетки нашего тела кислородом, питательными и минеральными веществами. Ни водопроводная, ни дистиллированная, ни бутилированная вода правильной шестиконечной фигуры не образуют.

На Земле известно более десятка районов, чаще всего горных, где люди живут значительно дольше обычного, причем на здоровье не жалуются и выглядят много моложе своих лет.

По данным Всемирной организации здравоохранения, эти «оазисы» долголетия, при всем разнообразии условий проживания в них объединяет одно общее — вода, которую пьют жители этих мест.

Чистая, с «упорядоченными» молекулами вода ледниковых рек и озер или редких теперь уже подземных ключей. Такую воду испокон веку люди называли «живой». Не случайно среди горцев больше всего здоровых и бодрых долгожителей. Ученые связывают это с удивительными свойствами воды высокогорных источников, образованных таянием ледяных вершин. Талая вода характеризуется чрезвычайно высокой биологической активностью, омолаживающим, оздоравливающим и повышающим иммунитет действием.

Эликсир молодости

Многочисленные исследования биологической активности талой воды, проводимые у нас и за рубежом, показали:

— ее применение вдвое повышает яйценоскость кур и удои молока у коров;

— на 60% возрастает урожайность злаковых культур, а огурцов и редиса — аж в 2,5 раза.

Наблюдения велись и за больными людьми, которые на протяжении нескольких месяцев использовали талую воду для питья и приготовления пищи. Оказалось, что общее состояние больных заметно улучшалось, снижалось количество холестерина в крови, нормализовались давление и обменные процессы.

Талая вода издавна успешно использовалась в косметологии. Современные врачи тоже советуют протирать кожу кубиками льда, умываться, ополаскивать волосы и делать маски на ее основе.

Пристрастием к талой воде некоторые специалисты объясняют даже птичьи перелеты из благодатных южных широт в наши суровые условия. Якобы пернатые возвращаются на родину именно в период таяния снегов, потому что им нужна талая вода. Они пьют ее, купаются в ней, и это способствует появлению на свет здорового потомства.

Как приготовить талую воду?

Способов получения талой воды в домашних условиях несколько. Самый простой — налить воду в кастрюлю и поставить в морозилку на лист картона. Как замерзнет, вынуть и дать растаять при комнатной температуре.

Второй способ заключается в том, чтобы прогнать воду по полному кругу свойственных ей превращений. Сначала ее нагревают до 94-96 градусов — стадии «белого ключа», снимают с огня, быстро охлаждают под краном или в ванне с холодной водой, а потом замораживают в морозильной камере. При необходимости — оттаивают и используют по назначению.

Но самую чистую и полезную воду получают способом так называемого двойного очищения: от тяжелой воды и химических примесей. Для этого родниковую или отстоянную и прокипяченную водопроводную воду держат в морозильнике до образования тонкой корочки льда. Первой схватывается так называемая тяжелая вода, поэтому образовавшийся ледок выбрасывают, а оставшуюся воду снова выставляют на мороз, пока половина или 2/3 ее объема не превратятся в лед. Незамерзший остаток — концентрат солей и вредных примесей — сливают, а лед оттаивают при комнатной температуре и пьют. Это и есть целебная живая вода. Ее нужно пить сразу, как лед растает. На ней можно готовить пищу. Правда, при нагревании она теряет свои лечебные свойства, но остается гораздо чище воды, пропущенной через фильтр.

Важно

Независимо от того, каким способом вы будете получать талую воду, помните:

•  для ее приготовления нельзя брать снег и лед с улицы, а также растапливать «шубу» на морозильнике;
•  водопроводную воду перед замораживанием надо отстаивать;
•  нельзя пользоваться металлической посудой;
•  замораживать воду лучше в пластмассовой таре, предназначенной для хранения питьевой воды, а еще лучше — в эмалированной;
•  воду, предназначенную для лечения, после оттаивания хранить не более 5-7 часов;
•  не нагревать ее выше 37 градусов;
•  к свежей талой воде лучше ничего не добавлять.

Кстати

— В 1933 году сотрудники Калифорнийского университета Г. Льюс и Р. Макдональд выделили из природной воды так называемую тяжелую воду. Узнав об этом открытии, академик Н. Зелинский написал: «Кто бы мог подумать, что в природе существует еще другая вода, о которой мы до прошлого года ничего не знали, вода, которую в весьма небольшом количестве мы ежедневно вводим в свой организм вместе с питьевой водой. Однако небольшие количества этой новой воды, потребляемой человеком в течение жизни, составляют уже порядок величины, с которым нельзя не считаться».

— Британские ученые заявили, что секрет долголетия британских монархов кроется в особом составе воды, бьющей из подземного ключа на территории их загородной резиденции Балморал. Исследования показали, что вода Балморала обладает свойствами, задерживающими процесс старения. Один из руководителей научных работ профессор Хью Мэтесон так и заявил: «Эту воду можно использовать для омоложения организма».

Действительно, королевская семья всегда использовала ее очень широко. Балморал был излюбленным местом проживания королевы матери, скончавшейся в возрасте 101 года. И ее дочь, нынешняя королева Елизавета II, проводит в шотландском замке каждое лето и скоро отпразднует свое 83-летие.

Талая вода: правда и мифы о целебных свойствах | Правильное питание | Здоровье

Наш эксперт – врач-физиолог Алексей Новиков.

Обманываться рады

В Интернете – масса статей о пресловутом «эффекте талой воды» плюс рецептов ее приготовления. И даже объявления о продаже установок по ее… производству. Вода вообще удобный продукт для шарлатанства. Предложение в данном случае следует за спросом. Психологически мы готовы воспринимать талую воду как чудо и рады обманываться. «А шарлатаны извлекают максимум прибыли из этого не объясненного медициной феномена, – говорит наш эксперт. – С другой стороны, талая вода действительно может быть полезна при лечении тех же заболеваний желудочно-кишечного тракта».

В ожидании чуда

Зная наши психологические особенности, многочисленные производители обычной бутилированной питьевой воды пользуются этим, иначе не применяли бы нехитрые визуальные приемы, намекающие на экологическую чистоту своей продукции. Не было бы на этикетках горных вершин, покрытых вечными льдами «хрустальной чистоты», даже если само содержимое бутылок добыто в лучшем случае в районах Cреднерусской возвышенности.

«Современные шарлатаны от медицины используют те же приемы, – говорит наш эксперт. – Рассказывая, например, как в старину любили крестьяне принести в избу ведерко, полное снега или льда, дожидались, пока он растает, да пили потом. Дескать, чиста водица получилась. Интересно, сегодня в какую глушь надо забраться, чтобы найти чистый снег и лед и получить качественную талую воду?»

Употреблять в первые 30 минут…

Как бы ни было, у любой воды в результате замораживания меняется ее молекулярная структура. После оттаивания структура сохраняется, но крайне непродолжительное время. Грубо говоря, талой может считаться только та вода, которая имеет в своей структуре кристаллы льда.

Правда и то, что замораживание воды с последующим оттаиванием – достаточно эффективный способ очистки. Обратите внимание, как застывает вода. Сначала по краям сосуда появляется прозрачный лед. Даже на вид он чистый. Вода с примесями замерзает дольше, такой лед собирается в центре.

При размораживании также быстрее появляется чистая вода.

«Именно эту «первую» растаявшую воду и корректно называть талой, – говорит наш эксперт. – Да, она обладает определенным биологическим воздействием. Так, замечено, что первые 50–70 г оттаявшей воды, выпитые в ближайшие после этого 30 минут, способствуют саморегуляции организма и улучшают обмен веществ. Как это работает? Талая вода быстро выводится организмом. Но она же и очищает его от так называемых шлаков.

Справедливости ради стоит сказать, что многочисленные парамедики к употреблению рекомендуют именно эту – «первую» – воду, пусть даже водопроводную и замороженную потом в холодильнике.

А что говорят ученые

Наука феноменом талой воды все-таки занималась. Причем своими наблюдениями о том, что активная вода обладает необъяснимым «уравнивающим» действием на организм, периодически делились не только врачи. Феномен пытались объяснить и физики, и химики. Чудо не чудо, но факт: и в советское время, и даже в 90-х – начале 2000‑х некоторые научные учреждения и клиники изучали свойст­ва воды, в том числе талой, в профилактике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний, желудочно-кишечного тракта, в онкологии, косметологии.

Причем иногда исследования давали неожиданные результаты. Например, в уважаемом научно-популярном издании утверждалось, что талая вода «улучшает обмен веществ и усиливает кровообращение, снижает количество холестерина в крови и успокаивает боли в сердце, повышает адаптационные возможности организма». По иронии судьбы очень активно проблемой занимались в Донецком НИИ гигиены труда и профзаболеваний. Правда, это было еще в далекие советские и первые постсоветские годы.

«Врачи, работавшие в сфере курортологии и восстановительной медицины, отмечали, например, что у человека, который ежедневно выпивает 1–2 стакана талой воды, нормализуется деятельность сердца, сосудов головного и спинного мозга, улучшается состав крови и работа мышц, – рассказывает Алексей Новиков. – Рекомендовали ее прием людям, страдающим излишним весом: те же стакан-два и не «вместо еды», а вкупе с прописанной диетой и лечебными мероприятиями. При этом никто не считал талую воду «чудесным уникальным средством», как сегодня это пытаются представить целители».

Медики отмечали, что свежая талая вода способствует ускорению восстановительных процессов, повышает сопротивляемость организма инфекциям, снижает чувствительность слизистой оболочки, нормализует тонус бронхиальной мускулатуры. Но наблюдениями все и закончилось, до серьезных клинических подтверждений дело не дошло.

Нагревать не показано

«В итоге некоторые покупают, например, бытовые системы очистки воды, якобы дотягивающие ее по своим свойствам до талой, – говорит наш эксперт. – Или на околомедицинских форумах всерьез рассуждают, полезно ли готовить на этой самой талой воде… Но вода перестает быть талой, если ее нагрели. Другими словами, при температуре выше +37 °C ее биологическая активность полностью исчезает. Это, кстати, доказали не врачи, а физики».

Талая вода. Статьи компании «ООО «Медицинская техника для дома»»

     В нашем магазине вы можете купить аппараты для изготовления живой и мертвой воды и обогащенной ионами серебра. Но издавне люди использовали целебное свойство талой воды.  

     Было замечено, что жители высокогорья, которые систематически употребляли талую воду в домашних условиях, имели большую продолжительность здоровой жизни, наполненной энергией.

 

     Полезные свойства талой воды.

     Талая вода омолаживает организм. Употребление такой воды активизирует обмен веществ, способствует освобождению организма от мертвых клеток, чем замедляется процесс старения организма.

     Кроме того, в отличие от водопроводной, в составе талой воды отсутствует тяжелые элементы, которые наносят вред всему организму. Характерным свойством талой воды является и то, что она способна наполнять организм внутренней энергией, тем самым заряжая бодростью и здоровым духом.

     Талая вода в домашних условиях в ряде случаев уменьшает симптомы аллергических реакций (снимает кожный зуд и покраснения на кожном покрове). Употребление талой воды активизирует иммунные силы организма, повышает иммунитет и сопротивляемость организма вирусным заболеванием (в том числе — заболеваний органов дыхательной системы).

     Употребление талой воды в домашних условиях.

• Свежая талая вода не нуждается ни в каких добавках. Употреблять такую воду следует сразу после размораживания, хоть она и сохраняет целебные свойства в течение 5-7 часов.
• Талую воду в целях оздоровления рекомендуют употреблять перед приемом пищи, за 20-30 минут. Курс лечения талой водой составляет от 30 до 45 дней ежедневного приема воды, по 3-4 раза перед едой.
• Минимальная норма, которую следует выпивать за день, составляет 500 мл. Тем, кто хочет употреблять теплую, нагретую талую воду, следует учесть, что температура талой воды не должна превышать 37º, иначе она потеряет свои целебные свойства.

     К сожалению, в современных условиях растаявший снег (народный способ получения талой воды) не только не принесет пользы, но и может навредить. Загрязненность экологии и высокое содержание в снегу вредных для организма веществ оставляет свой след.

     Но приготовить талую воду можно и сейчас, в домашних условиях технического прогресса.

     Приготовление талой воды.

• Для этого очищенную питьевую воду заливают в чистую емкость на 75-85% общего объема. Емкость герметически закрывают и помещают в морозильную камеру до 100% замерзания.
• Размораживание воды следует проводить при комнатной температуре, и никак не путем искусственного нагревания. Можно поставить воду размораживаться перед сном, и тогда утром вы сможете выпить свежую, талую воду.

 

      И напоследок рассмотрим несколько рекомендаций для приготовления талой воды:

— Природный лед, снег или снег из морозильной камеры не подходят для приготовления талой воды. Они слишком загрязнены, кроме того, после оттаивания такая вода может иметь неприятный запах или вкус.

— Не стоит замораживать воду в металлических емкостях, лучше использовать для этих целей пластмассовые бутылки. Желательно с пометкой на них «для питьевой воды».

— Во время замораживания воды рекомендует удалять (выбрасывать) первый образовавшийся кусочек льда. Он как магнит втягивает в себя вредные вещества в составе воды, которые лучше изъять. Аналогичным способом можно поступать и при оттаивании воды. Сердцевину льда, которая не успела растаять, рекомендуют выкидывать.

— Оптимальное количество, которое следует замораживать «за раз» должно соответствовать вашей суточной потребности (500-1000 мл.) Лучше замораживать и принимать ежедневно свежую талую воду в домашних условиях, чем «наморозить» раз в неделю воды впрок.

 

   Купить аппарат для приготовлении живой и мертвой воды и обогащения ионами серебра > > > >

Талая вода. Полезные свойства

Свойства талой воды известны с древнейших времен. В нашем современном мире ученые до сих пор изучают ее свойства. В старые добрые времена процесс получения талой воды выглядел очень просто: приносилась с улицы замерзшая вода и оттаивалась. В настоящее время получить чистую воду из оттаявшей проблематично. Такая вода будет насыщена пестицидами и тяжелыми металлами. Пить ее зачастую опасно для организма. Такую воду надо обязательно подвергать минерализации. Для этого в нее кладут 2 таблетки витамина С и 3 капли физраствора.

Важные свойства талой воды:

• придает бодрость, свежесть, энергию, тонус;
• улучшает работу кишечника;
• обладает детоксикационными свойствами
• снижает количество холестерина и сахара в крови;
• способствует повышению иммунитета;
• устраняет многие заболевания
• обладает омолаживающим эффектом;
• способствует более быстрому похудению;
• снижает риск гипертонии и инсульта;
• избавляет от простуды и вирусной инфекции;
• способствует исчезновению кожных заболеваний

Талая вода — это не панацея от всех заболеваний. Она только побуждает внутренние резервы организма на борьбу с недугами.

Отрицательного воздействия эта вода не вызывает. Если приготовить ее неправильно, она не будет иметь никаких полезных свойств, так же как и обычная вода.

Вред здоровью наносят тяжелые металлы и органические вещества и бактерии, которые обитают в неочищенной воде. Если употреблять тяжелую воду, это может привести к заболеваниям и ухудшению общего самочувствия. Поэтому талую воду готовят, придерживаясь определенных правил.

Способ получения талой воды

В емкость наливают очищенную воду. Такую воду набирают из-под крана и прогоняют через фильтр. Потом помещают в морозильную камеру.

Через 50 минут с поверхности воды удаляют образовавшуюся пленку, так как в ней содержатся вредные примеси.

При употреблении талой воды нужно помнить, что ее активность падает через сутки после того, как оттаяла, и она становится обычной жидкостью.

Нагревать талую воду ни в коем случае нельзя, также как и размораживать ее при помощи горячей воды. Иначе такой полезный продукт потеряет все свои свойства.

Уникальные свойства талой воды

Медики давно говорят о пользе талой воды. С помощью такой воды можно омолодить организм как изнутри, так и снаружи.

Талая вода близка по энергетике жидкости, которая циркулирует в каждой клетке тела человека. Организм моментально превращает ее в жизненную силу. Талой водой можно мыть голову, умываться, обтираться, а также пить ее. Массаж и растирание с помощью талой воды повышают тонус кожи, помогают уменьшить количество прыщей и угрей.

Воду можно использовать как общеукрепляющее и профилактическое средство, при кожных заболеваниях, при ослаблении организма, хронических недугах и для полоскания горла. Понятие «талая вода» человек всегда связывает с весной, однако использовать природную воду в лечебных целях ни в коем случае нельзя! Лед и снег содержат множество вредных примесей — микробов, бактерий и солей тяжелых металлов. Для приготовления талой воды нужно брать обыкновенную воду из крана, предварительно пропущенную через фильтр. А еще лучше подойдет минеральная вода. Только сначала убедитесь в том, что это действительно хорошая минералка, а не подделка. Кипяченую воду для заморозки использовать нельзя.

Сначала налейте воду в емкость, когда она начнет замерзать, выбросите самый первый образовавшийся кусочек льда. Именно он вбирает в себя вредный для организма человека элемент — дейтерий. Не пропустите момент, когда вода замерзнет ровно на треть. Только в получившемся кусочке льда будет собрана самая полезная влага. Оставшуюся воду нужно вылить — она вам не потребуется. Кроме того, она будет содержать вредные примеси.

Каждый день можно выпивать один-два стакана талой воды, но только натощак. Благодаря такому «лечению» вы почувствуете прилив сил и улучшите свое самочувствие. Бессмысленно применять талую воду для приготовления пищи, отваров для умывания или чая. При нагревании выше 37 градусов такая вода утрачивает все свои целебные свойства.

Для укрепления сосудов ежедневно выпивайте по три стакана холодной талой воды — желательно с кусочками льда. Первый стакан пьют рано утром натощак, приблизительно за один час до завтрака. Остальные два стакана выпивают в течение дня, тоже за час до основной трапезы. Для поддержания красоты и молодости кожи в талую воду добавляют сок свежих яблок или огурцов в пропорциях один к одному. Такой смесью умывают лицо и моют руки вечером и утром. Уже через две недели кожа станет упругой и гладкой. После принятия ванны кожу высушивают полотенцем, после чего протирают кубиками льда. Данная процедура способствует повышению упругости кожи и улучшению микроциркуляции крови, что благоприятно сказывается на регенерации клеток.

По материалам сайта www.wherewoman.ru

www.l24.lt

правильная очистка и заморозка воды для питья

Перед тем, как описать процесс очистки воды вымораживанием, стоит разобраться, чем хороша замороженная вода и для чего она вообще нужна? С давних времён ледниковая вода считалась целебной и широко использовалась в народной медицине. Получали её просто: набирали в ведро или корыто свежевыпавшего снега и ждали, когда он растает. В наши дни вода, полученная таким методом не просто не полезна – она опасна. Количество примесей и вредных соединений в черте города превышает все допустимые нормы и поэтому талый снег здоровья не добавит.

Польза талой воды

Даже в очищенной, прошедшей через фильтры воде, содержатся различные добавки, в частности дейтерий, который замещает атомы водорода, растворимые соли и органические соединения. Они откладываются на стенках сосудов в тканях и внутренних органах и со временем вызывают различные хронические заболевания.

После замораживания и оттаивания структура кристаллической решетки воды выравнивается и становится более упорядоченной и структурированной.

Попадая в человеческий организм, талая вода замещает дефектные молекулы, улучшая общее состояние, качество и состав крови, снижает уровень холестерина. Также она положительно влияет на сосуды, улучшает память, помогает сбросить лишний вес.

Порядок действий

Для получения нужного эффекта очистка воды замораживанием должна проходить в несколько этапов:

1. Воду наливают в пластиковую бутылку или стеклянную тару, заполняя ёмкость примерно на 80% от её объёма, оставляя пространство для расширения.
2. Оставляют её открытой на час для выветривания хлора.
3. Ставят ёмкость в морозилку и оставляют её там, пока на поверхности воды не образуется корочка льда. Температура замерзания содержащей дейтерий воды +3,8 градуса, чистой воды – 0 градусов. Соответственно, первой замёрзнет та часть жидкости, которая содержит изотоп водорода. Образовавшуюся корку льда пробивают, оставшуюся часть воды сливают в другую ёмкость. Оставшийся лёд выбрасывают, использовать его для питья нельзя, поскольку именно он будет содержать дейтерий.
4. Слитую воду нужно заморозить повторно, на этот раз полностью. В зависимости от первоначального объёма она будет застывать несколько часов. Температура замерзания воды, содержащей примеси – 7 градусов, она будет кристаллизоваться последней и останется самым мутным участком ледяного куска. Прозрачную часть замороженной воды необходимо растопить при комнатной температуре, а мутную – оставить, даже если она будет занимать половину всего объёма. Растаявший прозрачный лёд – это и есть необходимая организму «живая» вода.

Правильно избавиться от непрозрачной замороженной воды с примесями можно несколькими способами. Можно дождаться, когда лёд частично растает сам и выбросить мутную часть, а можно его искусственно размыть под тёплой проточной водой, направляя струю в центральную часть куска. Третий вариант – не дожидаться, когда на 4-м этапе лёд полностью замёрзнет, а подержать воду в морозилке пару часов, чтобы поверхность схватилась. Когда это произойдёт, необходимо пробить корку и слить охлаждённую жидкость.

Что такое дегазация?

Существует методика увеличения биологической активности замороженной воды путём дегазации. Для этого водопроводную воду пропускают через фильтр, нагревают до температуры 93-96 градусов, дожидаясь, когда в глубине и на поверхности жидкости образуется большое количество мелких пузырьков, но не доводя её до кипения. Затем быстро понижают температуру жидкости – опускают ёмкость в ванну с холодной водой или выставляют кастрюлю на улицу (в зимний период). После этого жидкость должна пройти все вышеперечисленные этапы оттаивания и разморозки.

По свидетельству разработчиков метода получившаяся вода максимально приближена к природной, поскольку проходит все естественные циклы: испарение, охлаждение, замерзание и оттаивание.

Очистка воды вымораживанием – дело не быстрое. При этом получившаяся вода с правильной кристаллической решёткой сохраняет свои свойства только в течение суток. В идеале её необходимо употребить в течение 4-5 часов после приготовления. При нагревании структура замороженной воды нарушается, и она теряет часть свойств. Поэтому её нежелательно использовать для приготовления супов и чая, хотя она безусловно будет полезней обычной фильтрованной водопроводной воды. Срок хранения жидкости можно увеличить, если не вынимать её из холодильника.

Многие задаются вопросом, какую ёмкость можно использовать для замораживания? Лучше всего подходят толстостенные стеклянные чаши, расширяющиеся снизу-вверх. Некоторые используют 1,5 литровые бутылки в которых обычно продают газировку. Правда, чтобы удалить из такой ёмкости лед, придётся её разрезать. Использовать стеклянные банки для консервирования тоже не желательно, поскольку лёд их может порвать при быстром замерзании.

Мифы и легенды о талой воде

08 декабря

В детских сказках частенько проскакивают строки, повествующие о живой воде. Ею приводят в чувства спящих красавиц, раненных и даже иногда воскрешают мифологических персонажей. Как оказалось, у сказочного зелья есть вполне реальный современный аналог — талая вода, которой приписывают схожие свойства.

В ожидании чуда

Гомеопаты и прочие знатоки утверждают, что талая вода лечит практически все болезни, улучшает тонус и позволяет похудеть. Так ли все на самом деле? Однозначного ответа на этот вопрос не существует. В сети много информации по теме: истории чудесного исцеления и разношерстные рецепты приготовления самой «правильной» талой воды. И, как ни парадоксально, сегодня существуют сертифицированные бренды-производители, выпускающие бутилированную талую воду. В общем, вода — отличный повод для бизнеса и, увы, шарлатанства, которые часто идут рука об руку.

Истина, как всегда, где-то рядом: талая вода эффективна буквально в течение 30 минут после разморозки. В таком виде этот природный эликсир действительно улучшает саморегуляцию нашего организма и оптимизирует метаболизм. Подобное действие обусловлено тем, что талая вода моментально выводится, очищая наше тело от так называемых шлаков. Здесь же стоит отметить роль заморозки в обеззараживании водопроводной воды от микробов и бактерий.

Мнение ученых мужей

Наука также не обошла стороной феномен талого чуда. Целебные свойства этой воды пытались объяснить медики, физики и химики. И результаты исследований были ошеломительными. Специалисты, работавшие в сфере восстановительной медицины, утверждали, что ежедневное употребление стакана талой воды нормализует деятельность сердца, восстанавливает работу сосудов мозга и мышечной системы. Более того, в конце 90-х данный напиток широко применяли для лечения ожирения. Однако в те времена талую воду не считали панацеей, ее рекомендовали в качестве гомеопатической добавки к специальной диете и лечебным процедурам.

И к чему мы пришли? Во-первых, если вам в магазине встретилась бутилированная талая вода по стоимости элитной водки, смело проходите мимо. Во-вторых, действительно целебным эффектом обладает талая вода с кристаллами льда в структуре или жидкость сразу после разморозки. И, в третьих, талая вода ни в коем случае не может служить единственным средством при лечении сложных хронических заболеваний. Она пригодна только в качестве биологически активной добавки.

Рецепт приготовления

Если вы хотите приготовить для себя и своей семьи талую воду, приезжайте зимой в Загородный клуб «Айвенго». Мы расположились среди живописных лесов Подольского района, куда захаживают самые суровые морозы. Здесь вы моментально заморозите десятки литров любой жидкости. А в комфортабельных и теплых апартаментах нашего отеля или коттедже новоиспеченный лед быстро превратится в лечебную воду. Чтобы придать напитку еще большую силу, можете его освятить в одной из близлежащих церквей, например, в Храме Знамения Богородицы.

Как тает вода? Слой за слоем! — ScienceDaily

Все мы знаем, что вода тает при 0 ° C. Однако 150 лет назад знаменитый физик Майкл Фарадей обнаружил, что на поверхности замерзшего льда при температуре значительно ниже 0 ° C присутствует тонкая пленка жидкой воды. Эта тонкая пленка делает лед скользким и имеет решающее значение для движения ледников.

С момента открытия Фарадея свойства этого водоподобного слоя стали предметом исследований ученых всего мира, что вызвало серьезные разногласия: при какой температуре поверхность становится жидкой? Как толщина слоя зависит от температуры? Как толщина слоя увеличивается с температурой? Постоянно? Пошагово? Эксперименты на сегодняшний день обычно показывают очень тонкий слой, толщина которого непрерывно увеличивается до 45 нм прямо ниже точки плавления в объеме при 0 ° C.Это также иллюстрирует, почему было так сложно изучить этот слой жидкой воды на льду: 45 нм составляет примерно 1/1000 часть человеческого волоса и не различим на глаз.

Ученым из Института исследования полимеров Макса Планка (MPI-P) в сотрудничестве с исследователями из Нидерландов, США и Японии удалось изучить свойства этого квазижидкого слоя на льду на молекулярном уровне с использованием передовых технологий. поверхностная спектроскопия и компьютерное моделирование.Результаты опубликованы в последнем выпуске научного журнала Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

Группа ученых вокруг Эллен Бэкус, руководителя группы в MPI-P, исследовала, как тонкий слой жидкости образуется на льду, как он растет с повышением температуры и отличается ли он от обычной жидкой воды. Для этих исследований требовались четко очерченные поверхности кристаллов льда. Поэтому было вложено много усилий в создание монокристаллов льда размером ~ 10 см, которые можно было разрезать таким образом, чтобы была точно известна структура поверхности.Чтобы исследовать, была ли поверхность твердой или жидкой, команда использовала тот факт, что молекулы воды в жидкости более слабо взаимодействуют друг с другом по сравнению с молекулами воды во льду. Используя свою межфазную спектроскопию в сочетании с контролируемым нагревом кристалла льда, исследователи смогли количественно оценить изменение взаимодействия между молекулами воды непосредственно на границе раздела между льдом и воздухом.

Результаты экспериментов в сочетании с моделированием показали, что первый молекулярный слой на поверхности льда уже расплавился при температурах до -38 ° C (235 K), самой низкой температуре, которую исследователи могли экспериментально исследовать.При повышении температуры до -16 ° С (257 К) второй слой становится жидким. Вопреки распространенному мнению, поверхностное таяние льда не является непрерывным процессом, а происходит прерывисто, послойно.

«Еще один важный вопрос для нас заключался в том, можно ли отличить свойства квазижидкого слоя от свойств нормальной воды», — говорит Миша Бонн, соавтор статьи и директор MPI-P. И действительно, квазижидкий слой при -4 ° C (269 K) показывает другой спектроскопический отклик, чем переохлажденная вода при той же температуре; в квазижидком слое молекулы воды, кажется, взаимодействуют сильнее, чем в жидкой воде.

Результаты важны не только для фундаментального понимания льда, но и для науки о климате, где проводится много исследований каталитических реакций на поверхности льда, для которых понимание структуры поверхности льда имеет решающее значение.

История Источник:

Материалы предоставлены Институтом исследований полимеров им. Макса Планка . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Взаимодействие воды и расплава в водно-магматических системах при высоких температуре и давлении | Прогресс в науке о Земле и планетах

Введение

Основными агентами переноса массы и энергии на Земле являются магматические расплавы и водные флюиды.Их транспортные свойства чувствительны к содержанию воды и силикатов. Экспериментальная характеристика механизмов растворимости и растворения воды и силикатных компонентов, таким образом, имеет центральное значение для нашего понимания магматических и метасоматических процессов в недрах Земли.

Свойства магматических расплавов зависят от их содержания воды, как впервые заметил Спалланцани (1798). Возможно, наиболее известным из этих эффектов является понижение температуры на несколько сотен градусов по Цельсию при высоком давлении солидии и ликвидии ассоциаций силикатной фазы (включая ассоциации природных минералов) (например,g., Kushiro et al. 1968а, б; Grove et al. 2012). Фазовые соотношения ликвидуса (включая частичный состав расплава), свойства переноса и объема водных расплавов также существенно меняются в зависимости от содержания воды (Кусиро, 1972; Richet et al. 1996; Ochs and Lange 1999; Grove et al. 2003).

Водные растворы в недрах Земли являются эффективными растворителями оксидных компонентов (Zhang and Frantz 2000; Manning 2004). Несколько мол.% Силикатных компонентов растворяются в условиях, соответствующих условиям глубокой континентальной коры и верхней мантии.В верхней мантии может быть полная смешиваемость между H ₂ O и силикатом (Bureau and Keppler 1999; Mibe et al. 2007). Растворенные вещества основных элементов в водных жидкостях (силикатные компоненты) также могут повышать растворимость других компонентов на несколько порядков (Pascal and Anderson 1989; Antignano and Manning 2008; Mysen 2012a, b; Ayers and Watson 1993). Свойства переноса, объема и смешивания водосодержащих жидкостей, богатых силикатами, во многом отличаются от свойств чистого H ₂ O (Audetat and Keppler 2004; Hunt and Manning 2012; Hack and Thompson 2012; Foustoukos and Mysen 2013).

Свойства поведения расплавов и флюидов в водосиликатных системах при высоких температурах и давлениях можно проследить по взаимосвязи между флюидом и структурой расплава и их свойствами. Большинство экспериментальных и теоретических исследований было сосредоточено на поведении в химически более простых системах, чтобы изолировать эффекты отдельных интенсивных и экстенсивных переменных. Используя информацию из более простых в химическом отношении систем, мы можем моделировать поведение расплавов и флюидов в системах, связанных с естественными процессами.В этом обзоре будут представлены эти отношения и обсуждены их приложения к естественным системам.

Вода и свойства водной магмы

Фазовые отношения плавления

Понижение температуры солидуса мантийного перидотита, вызванное H ₂ O, колеблется от примерно 1200 ° C до примерно 1600 ° C при верхних давлениях мантии (рис. 1A). Растворимость в воде частичных расплавов исходного перидотита в этом диапазоне давлений составляет от 20 до 40 мас.% (Hamilton et al.1964; Холлоуэй и Якобссон 1986). Кроме того, степень понижения температуры солидуса зависит от силикатного состава и увеличивается, например, с увеличением содержания кремнезема (рис. 1B). В природных системах этот эффект помогает объяснить, почему депрессия ликвидуса, вызванная H ₂ O кислого состава (например, гранитного состава), больше, чем у перидотита (рис. 1A). Смысл этих наблюдений состоит в том, что в зоне субдукции вода оказывает большее влияние на температуру солидуса нисходящего материала земной коры вблизи границы раздела плита / перидотит, чем в вышележащем клине перидотита или в нижележащей обедненной океанической литосфере (от 200 ° C до 300 ° C. разница температур; Кусиро и др.1968b; Grove et al. 2012).

Рисунок 1

Траектории давления / температуры. (A) Гранит с H и без H ₂ O (гранит-H ₂ O и безводный гранит) и перидотит с H и без H ₂ O (перидотит-H ₂ O и безводный перидотит) solidi (Stern и др., 1975; Кусиро и др., 1968a) и (B), полиморфные модификации диоксида кремния, и энстатит с H и без него ₂ O (кристобалит-H ₂ O, энстатит-H ₂ O, безводный кристобалит и безводный энстатит) (Boyd et al.1964; Кусиро и др. 1968a; Джексон 1976; Boettcher 1984).

На состав расплава, находящегося в равновесии с ассоциациями силикатных минералов при высоком давлении, влияет H ₂ O (Рисунок 2). Например, при 2–3 ГПа в равновесии с энстатитом + диопсидом + форстеритом в системе CaMg ₂ O ₆ -Mg ₂ SiO ₄ -SiO ₂ расплав является нормативным кварцем в системе присутствие H ₂ O и оливина является нормативным в условиях отсутствия летучих веществ (Kushiro 1969).В природных перидотитовых системах это различие сохраняется, так что частичное плавление водного перидотита по крайней мере до 2 ГПа является нормативным для кварца (андезит или кварцевый толеит), тогда как плавление безводного перидотита в этих условиях приводит к оливиновому толелииту (Куширо, 1990). Однако содержание кремнезема в частичных расплавах не является единственной переменной состава, на которую влияет H ₂ O при высоком давлении и температуре. Это очевидно в системе NaAlSi ₃ O ₈ -KAlSi ₃ O ₈ -SiO ₂ системе (Рисунок 2B).Здесь увеличение давления воды (что означает увеличение концентрации H ₂ O в расплаве) приводит к быстрому расширению объема ликвидуса кварца по сравнению с объемом компонентов полевого шпата. Эта эволюция означает увеличение отношения глинозема / кремнезема в водных расплавах, полученных в результате частичного плавления пелагических отложений, по сравнению с продуктами плавления водной океанической базальтовой коры в верхней части субдуцирующих плит, чем выше содержание воды (см., Например, Poli and Schmidt 2002). .

Рисунок 2

Фазовые соотношения ликвидуса в водных и безводных силикатных и алюмосиликатных системах. (A) Граница ликвидуса пироксен / оливин при 2 ГПа в Mg ₂ SiO ₄ -CaMgSi ₂ O ₆ -SiO ₂ Система с и без H ₂ O от Кусиро (1969) . (B) Эволюция границ ликвидуса полевой шпат / кварц в системе NaAlSi ₃ O ₈ -KalSi ₃ O ₈ -SiO ₂ при увеличении давления H ₂ O по сравнению с безводным 0.Границы ликвидуса 1 МПа H ₂ O (данные Tuttle, Bowen, 1958; Luth et al., 1964).

Свойства водосиликатных расплавов

Транспортные свойства силикатных расплавов (например, вязкость, диффузия, проводимость) весьма чувствительны к содержанию в них воды. Например, вязкость расплава уменьшается на несколько порядков при использовании раствора, содержащего всего лишь 1 мас.% H ₂ O (Richet et al. 1996). Однако этот эффект является сильно нелинейным и уменьшается с увеличением содержания воды (рис. 3А).Кроме того, отклонение вязкости расплава от арреновского поведения тем более выражено, чем выше содержание воды (рис. 3В). Влияние воды на вязкость тем более выражено, чем более кислый расплав. Воздействие воды также тем более выражено, чем выше отношение щелочных / щелочноземельных металлов. Это означает, что вязкость риолитовых расплавов более чувствительна к содержанию воды, чем базальт, и что щелочной базальт более чувствителен к содержанию воды, чем оливин-толеит.

Рисунок 3

Вязкость силикатных расплавов как функция их общей H ₂ Содержание O и температура.(A) Вязкость водного расплава андезита по Richet et al. (1996) регистрировали при атмосферном давлении с использованием образца, синтезированного при 400 МПа и 1400 ° C перед измерением вязкости при указанном давлении окружающей среды и температуре. (B) Температурная зависимость вязкости расплава гранитной композиции с (8 мас.%) И без H ₂ O, как показано на кривых из Hess and Dingwell (1996).

Большинство других физических свойств силикатных расплавов демонстрируют аналогичные отношения с содержанием воды и силикатным составом.Примеры включают диффузию катионов и воды в расплавах (Watson 1994; Behrens and Nowak 1997), влияние воды на температуру стеклования (Richet et al. 1996, 1997; Whittington et al. 2000) и электропроводность (например, Takata et al. 1981; Сатерли и Смедли 1985). Эти эффекты существуют из-за функциональных взаимосвязей, существующих между этими транспортными свойствами (Nernst 1888; Einstein 1905; Eyring 1935a, b).

Растворимость в воде в магматических расплавах

Чтобы лучше понять поведение растворимости H ₂ O в силикатных расплавах и растворимость силиката в водных растворах, можно изучить схематические фазовые отношения в системах силикат-H ₂ O полезно (рисунок 4).Существует диапазон давлений и температур, в которых сосуществуют силикатные расплавы, насыщенные H ₂ O, и насыщенные силикатами водные флюиды (поле «расплав + жидкость» на Рисунке 4). Эта граница определяет растворимость в воде силикатных расплавов. Граница между «водным флюидом» и «силикатным расплавом + водным флюидом» описывает растворимость силиката в водном флюиде. При температурах выше сольвуса (выше критической точки (c.p.) на Рисунке 4) наблюдается полная смешиваемость силикатного расплава с водной жидкостью.Координаты температуры / давления критической точки варьируются от примерно 1 ГПа около 1200 ° C для гранитных составов до почти 4 ГПа около 1200 ° C для перидотита-H ₂ O (Bureau and Keppler 1999; Mibe et al. 2007). Наклон межфазных границ при более низких температурах зависит от давления и температуры (Holtz et al. 1995).

Рисунок 4

Схема и упрощенное соотношение фаз в силикате-H ₂ системы O при двух различных давлениях, п ₁ , и п ₂ , где п ₁ > п ₂ .

Отсюда следует, что растворимость воды в магматических расплавах зависит от температуры, давления и силикатного состава. Растворимость воды в расплавах простейших силикатных систем SiO ₂ -H ₂ O при низких давлениях является линейной функцией квадратного корня из летучести воды √fh3O (Moulson and Roberts 1961; см. Рисунок 5A). . Однако с увеличением давления (и fh3O) растворимость является нелинейной функцией √fh3O (рисунок 5), а сама зависимость давления зависит от давления (Kennedy et al.1962; см. рисунок 5B).

Рисунок 5

H ₂ Зависимость растворимости O в силикатных расплавах при низких и высоких давлениях от летучести H ₂ O, Фх3О . (A) Растворимость в SiO ₂ расплав при давлении окружающей среды и ниже по данным Моулсона и Робертса (1961). (B) Растворимость в SiO ₂ расплава при высоком давлении в зависимости от fh3O от Kennedy et al.(1962). (C) Зависимость растворимости в различных силикатных расплавах от fh3O по данным McMillan (1994).

Несмотря на особенности на Рисунке 5, зависимость растворимости воды от давления в более сложных расплавах, включая природный базальт и другие алюмосиликатные композиции, не показывает простой зависимости растворимости от давления (или fh3O) (Рисунок 5C). Эти сложные отношения, вероятно, отражают несколько эффектов на растворимость H ₂ O отдельных силикатных компонентов.Например, в трехкомпонентных алюмосиликатных системах оксидов металлов растворимость в воде коррелирует с соотношениями металл / Si и Al / Si и электронными свойствами катиона металла (Куркджиан и Рассел, 1958; Беренс и др., 2001; Майсен и Коди, 2004; см. Также рисунок). 6). При высоком соотношении оксид металла / диоксид кремния растворимость в воде уменьшается по мере увеличения этого отношения, но это соотношение меняется на противоположное около состава, где отношение щелочной металл / Si близко к 1 (Куркджиан и Рассел, 1958). Кроме того, в то время как растворимость в воде щелочно-силикатных расплавов уменьшается с увеличением отношения Al / Si (рис. 6B), обратные зависимости наблюдались для расплавов вдоль соединений SiO ₂ -NaAlO ₂ (метаалюмосиликат) (McMillan and Holloway 1987 ).

Рисунок 6

H ₂ Растворимость O в силикатных и алюмосиликатных расплавах силикатного состава. (A) Растворимость при 1200 ° C и 0,8 ГПа как функция Na / Si в расплаве из Mysen (2002). (B) Растворимость при 1200 ° C и 2 ГПа в зависимости от содержания Al ₂ O ₃ в Na ₂ O · 4SiO ₂ и CaO · 4SiO ₂ плавится как функция добавленной Al ₂ O ₃ из Mysen and Wheeler (2000).

Учитывая сложные отношения между составом расплава и растворимостью в воде, неудивительно, что растворимость значительно варьируется в разных магматических системах. В целом, растворимость в воде кислых магм, таких как магмы риолита и андезита, значительно выше, чем растворимость в базальтовых расплавах (Гамильтон и др., 1964; Диксон и Столпер, 1995; Беренс и Янтос, 2001; Жанг, 1999). Этого следовало ожидать из-за более высоких соотношений щелочных / щелочноземельных металлов и Si / Al в расплавах риолита и андезита по сравнению с расплавами базальтового состава.Эти отношения растворимости были смоделированы с помощью множества эмпирических моделей (например, Spera 1974; Burnham 1975; Dixon and Stolper 1995; Behrens and Jantos 2001). Однако количественная связь между поведением растворимости в химически простых расплавах и более сложном составе природных магм требует подробных структурных характеристик механизмов водного растворения в простых и сложных магматических расплавах.

Растворимость силиката в водных жидкостях

На схематической фазовой диаграмме на Рисунке 4 границы силикатный расплав + водный флюид / водный флюид и кристаллы силиката + водный флюид / водный флюид определяют растворимость силиката в флюиде выше и ниже солидуса система.Растворимость SiO ₂ в H ₂ O была предметом более обширных экспериментальных исследований, чем другие химически более сложные силикаты. На основе компиляции доступных данных о растворимости при высоком давлении / высокой температуре эффективный способ описания растворимости — это температура и плотность чистого H ₂ O при интересующей температуре (и давлении) (Manning 1994; см. также рисунок 7). Однако следует подчеркнуть, что эмпирическое соотношение, используемое для этой цели,

LogmSiO2 моль / кг = 4.262- (5764,2 / TK + 1,7513 • 106 / T2-2,2868 • 108 / T3 + 2,8454-1006,9 / T + 3,5689 • 105 / T2 • logρh3O,

(1)

использует плотность чистого H ₂ O для описания растворимости кремнезема, и известно, что силикатные компоненты в растворе влияют на плотность раствора (Mysen 2010a, b).

Рисунок 7

Растворимость кремнезема в жидкости в равновесии с кварцем. В зависимости от плотности чистого H. ₂ O при 1 ГПа и указанных температурах, рассчитанных по алгоритму Маннинга (1994) (уравнение 1).

Дополнительные компоненты влияют на растворимость силиката в водной жидкости. Например, добавление MgO к SiO ₂ снижает растворимость SiO ₂ (Zhang and Frantz 2000; Kawamoto et al. 2004; см. Также рисунок 8). Отношение Mg / Si в жидкости увеличивается с давлением (Кавамото и др. 2004). Ниже 3 ГПа MgO не может быть обнаружен во флюиде (Zhang and Frantz 2000; Kawamoto et al. 2004). Уменьшение отношения Mg / Si в жидкости с увеличением давления, вероятно, отражает взаимодействие между растворенным кремнеземом и MgO — возможно, аналогично поведению растворимости Al ₂ O ₃ в жидкостях в системе SiO ₂ -Al ₂ O ₃ -H ₂ O-NaCl, где увеличение содержания SiO ₂ в жидкости увеличивает растворимость Al ₂ O ₃ (Рисунок 9).В последней системе также наблюдается ярко выраженный положительный эффект увеличения содержания NaCl в жидкости (Newton and Manning, 2008).

Рисунок 8

Растворимость кремнезема (SiO ₂ ) в жидкости. Сосуществование с энстатитом + форстеритом (давление от 0,49 до 1,7 ГПа, закрытые символы) и с энстатитом (давление 3,6 ГПа, закрытые символы) в MgO-SiO ₂ -H ₂ O, рассчитанное с помощью алгоритма Ньютона и Мэннинга ( 2002) (результаты Mysen et al.2013).

Рисунок 9

Растворимость Al ₂ O ₃ в водной жидкости в системе Na ₂ O-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ -H ₂ О-NaCl. В зависимости от растворимости кремнезема и мольной доли NaCl в жидкости. Символы указывают на сосуществующие твердые фазы. Данные Newton and Manning (2008).

Оксиды, которые практически нерастворимы в чистом H ₂ O, также могут быть достаточно сильно подвержены влиянию других растворенных веществ, таких как силикатные и алюмосиликатные компоненты. Например, растворимость Ti ⁴⁺ в жидкости в равновесии с расплавом в Na ₂ O-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ -TiO ₂ -H ₂ O является сильной положительной функцией концентрации алюмосиликатного компонента в дополнение к температуре и давлению (Antignano and Manning 2008; Mysen 2012a; см. рисунок 10).Это поведение раствора сильно отличается от поведения TiO ₂ в простой системе: TiO ₂ -H ₂ O; здесь растворимость Ti находится в диапазоне миллионных долей (Audetat and Keppler 2005; Antignano and Manning 2008). Подобные эффекты наблюдались для P ⁵⁺ и других катионов с высокой напряженностью поля (Mysen 2011; Bernini et al. 2013). Отсюда следует, что во время обезвоживания погружающихся пластин, где флюид довольно богат силикатами, он, вероятно, будет нести значительно большие доли номинально тугоплавких оксидов, чем ожидалось из измерений растворимости с чистым H ₂ O в качестве растворенного вещества (см. Также Manning 2004 г.).

Рисунок 10

TiO ₂ растворимость в жидкостях в равновесии. С рутилом в системе TiO ₂ -Al-силикат (исходный состав NaAlSi ₃ O ₈ ) в зависимости от SiO ₂ в растворе. Данные Antignano и Manning (2008).

Расплав и стекло

Стеклование

Большая часть экспериментальных данных о растворимости и поведении воды в силикатных расплавах при высоких температурах была получена путем анализа стекла, образованного температурной закалкой из водного раствора при высокой температуре / высоком давлении. таять.Температурно-зависимая структура может измениться во время такого процесса охлаждения и в конечном итоге замерзнет при температуре стеклования (Dingwell and Webb 1990). По определению, температура стеклования (на самом деле небольшой диапазон температур), следовательно, — это температура, ниже которой материал не релаксирует в масштабе времени измерения (стекло), тогда как выше этой температуры материал релаксирует (жидкость). В температурном интервале между температурой ликвидуса и температурой стеклования материал представляет собой переохлажденную жидкость с такими же свойствами, как и у расплава выше температуры плавления.Эти различия важны, когда свойство, измеренное на стекле, применяется к характеристическому поведению его расплава.

Принципы строения силикатного расплава

Характеристика механизмов растворения воды в силикатных расплавах, в том числе магматических, требует понимания принципов строения силикатного расплава. Основная концепция структуры — это степень полимеризации силикатной сетки кислородных тетраэдров с их центрально расположенным тетраэдрически координированным катионом (Т-катионом) (рис. 11).Преобладающими катионами Т в магматических расплавах и стеклах являются Si ⁴⁺ и Al ³⁺ при условии, что давление меньше того, при котором эти катионы могут претерпевать координационные превращения (координационные превращения начинают происходить от ≥5 до 6 ГПа в зависимости от от того, является ли он Al ³⁺ или Si ⁴⁺ ; см., например, Ohtani et al. 1985; Lee et al. 2004). Углы этих тетраэдров образуют кислород двух типов. Кислород, общий для соседних тетраэдров, называется мостиковым кислородом (BO), а кислород, общий для тетраэдра и соседнего многогранника, не образующий тетраэдрической сетки, называется немостиковым кислородом (NBO) (см. Рисунок 11).

Рисунок 11

Схематическое представление концепции мостикового (BO) и немостикового (NBO) кислорода.

Степень полимеризации в расплаве определяется как доля немостикового кислорода на тетраэдрически координированные катионы, NBO / T. NBO / T силикатного расплава и стекла можно рассчитать по его валовому составу при условии, что тип и доля Т-катионов известны. Это можно сделать, имея в виду, что электрическая нейтральность требует, чтобы катионы Т имели формальный заряд 4+, а кислород 2-, так что

NBO / T = 4 • XT-2 • XO / XT,

(2)

, где X _T и X _O — атомные пропорции тетраэдрически координированных катионов и кислорода, соответственно.

Распределение NBO / T основных породообразующих магматических расплавов предполагает общую корреляцию между концентрацией алюмосиликатов в магме и их степенью полимеризации, NBO / T (Рисунок 12). NBO / T обычных магматических расплавов находится в диапазоне от 0 до 1 (Рисунок 12). По этой причине большинство исследований структуры расплава простой системы сосредоточено на составах расплавов в этом диапазоне NBO / T.

Рисунок 12

Распределение значений NBO / T для расплавов некоторых распространенных магматических пород. На вставке показано соотношение между средними значениями SiO ₂ + Al ₂ O ₃ риолита (SiO ₂ + Al ₂ O ₃ = 85,4 мас.%), Фонолита (SiO ₂ + Al ₂ O ₃ = 79,5 мас.%), Дацит (SiO ₂ + Al ₂ O ₃ = 80,8 мас.%), Андезит (SiO ₂ + Al ₂ O ₃ = 74,4 мас.%) И толеита (SiO ₂ + Al ₂ O ₃ = 65.1 мас.%) Расплавляется (данные о составе горных пород с сайта http://Earthchem.org использованы, как описано Mysen and Richet 2005, ch. 17).

Силикатные стекла и расплавы, в том числе стекол природной магмы и многих промышленных стекол, могут быть описаны в терминах небольшого числа дискретных силикатных полимеров с целочисленными значениями их средних значений NBO и BO (BO = 4 — NBO) от 0 до 4 ( Вирго и др. 1980; Стеббинс 1987; Маекава и др. 1991; Бакерманн и др. 1992). Эти объекты иногда описывались в терминах их силикатной стехиометрии (TO ₄ , T ₂ O ₇ , TO ₃ , T ₂ O ₅ и TO ₂ ), а иногда с использованием обозначения видов Q ⁿ , Q ⁰ , Q ¹ , Q ² , Q ³ и Q 4 904, где верхний индекс указывает номер БО.Следовательно, Q ⁰ = TO ₄ , Q ¹ = 0,5T ₂ O ₇ , Q ² = TO ₃ , Q ³ = 0,5T ₂ O ₅ и Q ⁴ = TO ₂ . Доля этих частиц, но не их стехиометрия, изменяется в зависимости от состава расплава (соотношения оксид металла / Si и Si / Al). Для любого состава расплава его степень полимеризации, NBO / T, может быть рассчитана из доли частиц Q ⁿ :

NBO / T = ∑n = 0n = 44-n • XQn

(3)

, где n — количество мостикового кислорода и мольная доля XQn отдельных частиц Q ⁿ .Однако, очевидно, что численность видов Q ⁿ не может быть рассчитана только на основе значений NBO / T.

Механизмы растворения силиката и воды во флюидах и расплавах в водно-магматических системах

Большинство структурных данных водосиликатных расплавов было получено в результате анализа образцов, закаленных от высокой температуры и давления до условий окружающей среды перед химическим и структурным анализом. Эти данные, таким образом, отражают структурную среду расплава вблизи температуры стеклования.В таких исследованиях невозможно уловить структурные особенности, зависящие от температуры. Несмотря на это, многие важные принципы были выведены из исследований закаленного расплава.

Поведение водной жидкости в равновесии с расплавленными или кристаллическими силикатами при высокой температуре и давлении не может быть рассмотрено путем исследования закаленных материалов, поскольку большинство, возможно, все их свойства (включая саму структуру) не могут быть определены путем исследования жидкость под высоким давлением / высокой температурой после закалки до условий окружающей среды.Следовательно, исследования структуры жидкости требуют исследования, пока образец находится при интересующей температуре и давлении. Однако, прежде чем рассматривать такие экспериментальные среды, мы обсудим структурные данные для закаленных расплавов.

Водные расплавы, закаленные от высокой температуры при высоком давлении

Вода растворяется в силикатных расплавах в виде молекул воды H ₂ O ⁰ и структурно связанных гидроксильных групп OH. Группы ОН могут образовывать связи с Si ⁴⁺ и Al ³⁺ , а также с катионами других металлов (Mysen and Virgo 1986; Xue and Kanzaki 2004; Cody et al.2005). В любом случае вода, растворенная в силикатных расплавах в виде групп ОН, влияет на их структуру.

В простейшем из силикатов SiO ₂ образование ОН происходит за счет разрыва мостиковых кислородных связей (Вассербург, 1957; Фарнан и др., 1987):

, где Si-O-Si представляет собой кислородный мостик, а Si-OH — разорванный мостик, оканчивающийся H ⁺ . Сформулировано в терминах видов Q ⁿ и поддержано данными ²⁹ Si и ¹ H- ²⁹ Si CP MAS ЯМР (кроссполяризационный магический угол спинового ядерного магнитного резонанса) для SiO ₂ -H ₂ O (Фарнан и др.1987; Cody et al. 2005), эту реакцию можно записать как

В химически более сложных системах процесс образования ОН также является более сложным, что будет обсуждаться ниже.

Из экспериментальных исследований закаленных при температуре водных стекол соотношение XOH / Xh3O0 изменяется в зависимости от общей концентрации воды и объемного химического состава расплава (Stolper 1982; Dixon and Stolper 1995; Zotov and Keppler 1998; см. Также рисунок 13). Выше температуры стеклования XOH / Xh3O0 положительно коррелирует с температурой, так что простая реакция образования состава воды,

смещается вправо вместе с температурой (Nowak and Behrens, 1995; см. Также рисунок 13B).Из температурно-зависимого равновесия часто сообщалось об изменении энтальпии ∆ H примерно на 30 кДж / моль (Nowak and Behrens 1995).

Рисунок 13

Содержание групп OH и молекулярный H ₂ O как функция концентрации воды и температуры. (A) Изменение содержания групп ОН и молекулярного H ₂ O в зависимости от общей концентрации воды в закаленных расплавах (закаленных от 1100 ° C при давлении 200 МПа) указанных составов (данные Zotov and Keppler 1998). (B) Изобилие групп ОН и молекулярного H ₂ O в стекле и расплаве гаплогранитного состава как функция температуры из Новака и Беренса (1995), зарегистрировано in situ , пока образец находился при интересующей температуре, как показано при постоянном давлении 150 МПа.

Данные, подобные приведенным на Фигуре 13, не предоставляют информации о , как группы ОН образуют связь со структурой силикатного расплава. В простой форме уравнения 4, при котором образуется связь Si-OH, происходит деполимеризация расплава (NBO / T увеличивается).При добавлении одного или нескольких щелочных металлов или щелочноземельных металлов к SiO ₂ также происходит разрыв мостиковой кислородной связи и увеличение NBO / Si по мере растворения воды. Скорость изменения NBO / Si при постоянной общей концентрации воды уменьшается с увеличением отношения оксид металла / кремний (Na / Si в случае данных на Рисунке 14; см. Также Cody et al. 2005). Скорость изменения также уменьшается с увеличением общего содержания воды (Рисунок 15).

Рисунок 14

Влияние состава Na ₂ O-SiO ₂ расплав при изменении NBO / Si под действием растворенной воды. Образцы были закалены при 100 ° C / с от 1400 ° C при 1,5 ГПа. В этой системе отношение Na / Si равно NBO / Si безводного расплава (данные Cody et al. 2005).

Рисунок 15

Взаимосвязь между степенью полимеризации, NBO / T (T = Al + Si), алюмосиликатных расплавов. В зависимости от общего содержания воды для различных значений отношения Al / (Al + Si) в расплаве при 1,5 ГПа и 1400 ° C. Данные Mysen (2007).

Уменьшение NBO / Si, вызванное увеличением отношения металл / кремний (рис. 14), может происходить либо потому, что XOH / Xh3O0 уменьшается с увеличением металла / Si, либо потому, что некоторые из групп OH образуют связь с модифицирующим сетку катионом металла вместо этого. разрыва кислородных мостиков с образованием связей Si-OH.Простой пример — это то, что можно было бы ожидать в расплаве Na ₂ O-SiO ₂ , где Na ⁺ в безводном расплаве образует связь с немостиковым кислородом. Здесь, в дополнение к реакции, схематически показанной в уравнении 4, структурное взаимодействие с Na ⁺ может быть записано как

В этом примере модифицирующая сетку связь Na ⁺ с немостиковым кислородом в частицах Q ³ (с NBO / Si = 1) в безводном расплаве реагирует с H ₂ O с образованием комплексов NaOH в водный Na ₂ O-SiO ₂ плавится.Это взаимодействие вызывает превращение немостиковых атомов кислорода, связанных с Na ⁺ в безводном Q ³ , в мостиковые атомы кислорода, что приводит к образованию более полимеризованных частиц Q ⁴ . Данные MAS ЯМР кремния-29 для расплавов, закаленных от 1400 ° C вдоль стыка Na ₂ O-SiO ₂ , показывают, что именно такая ситуация и что содержание комплексов NaOH увеличивается с увеличением Na / Si (Cody et al. 2005 г.). Аналогичные выводы были сделаны для щелочноземельных силикатных стекол, в которых Ca.Группы .OH и Mg..OH были образованы в расплавах CaO-MgO-SiO ₂ (Xue, Kanzaki 2004).

С точки зрения состава алюмосиликатные расплавы больше похожи на природные магматические расплавы, чем на силикатные расплавы оксидов металлов. При давлениях менее 5-6 ГПа Al ³⁺ находится в тетраэдрической координации, где он сбалансирован по заряду со щелочами или щелочноземельными металлами аналогично тому, как это наблюдается в кристаллических алюмосиликатах, таких как полевые шпаты (см. Lee et al. 2004). ; для структурных данных высокого давления).Алюминатные группы (AlO ₂ ^—) в алюмосиликатных расплавах могут взаимодействовать с растворенной водой с образованием связи Al-OH или металл-OH (металл может быть щелочным или щелочноземельным металлом) или и тем, и другим, в дополнение к Si- ОН-связь (Мизен и Вирго, 1986; Шмидт и др., 2001). Степень, в которой имеет место алюминатное взаимодействие, коррелирует с соотношением Si / Al в расплаве (Mysen and Virgo, 1986). Природа баланса заряда Al ³⁺ , вероятно, также влияет на механизм растворения, поскольку прочность связи Al-O зависит от электронных свойств катиона, уравновешивающего заряд (Рой и Навроцкий, 1984).

Формирование связи Al-OH можно схематически проиллюстрировать с помощью алюминатных комплексов, обозначенных как M ^{m +} _{1/ m} Al _м O _{2 м} , чтобы описать состав силиката, и Al (OH) ₃ , как представление образования Al-OH в расплаве:

2M1 / мм + AlmO2m + 3mh3O + 2Qn⇌2mAlOh4 + 2Qn-11 / mMm +,

(8)

Дополнительная сложность может существовать, поскольку в расплавах со смешанными катионами M ^{m +} и H ⁺ , H ⁺ из-за своего размера по стерическим причинам проявляет предпочтение для образования групп ОН в силикатной части сеть за счет реакции с немостиковым кислородом в образцах Q ⁿ с наибольшим числом немостиковых атомов кислорода (Cody et al.2005).

Превращение тетраэдрически координированных Al ³⁺ ОН-несущих комплексов, таким образом, приводит к деполимеризации силиката, при которой скорость деполимеризации с H ₂ O увеличивается по мере увеличения глиноземистости расплава (рис. 15). Эта деполимеризация (увеличение NBO / T) происходит потому, что когда тетраэдрически координированный Al ³⁺ взаимодействует с H ₂ O с образованием связей Al-OH, эквивалентная доля уравновешивающего заряд катиона становится модификатором сети, или балансирующий заряд Na ⁺ для связей Na-OH, приводящий к модифицирующей сеть Al ³⁺ или к тому и другому.Эта деполимеризация также отражается в зависимости от концентрации воды Q ⁿ численности как функции от общего содержания воды (Рисунок 16), где численность отдельных видов Q ⁿ при данном общем содержании воды также изменяется в зависимости от отношения Al / (Al + Si) в расплаве (Mysen 2007). Пример для системы Na ₂ O-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ -H ₂ O показывает, как деполимеризованные частицы, Q ³ и Q ² , становятся более важно, чем больше полимеризованных видов, Q ⁴ , численность уменьшается (Рисунок 16).

Рисунок 16

Эволюция Q ⁿ численности видов. In закаленный (при 100 ° C / с от 1400 ° C при 1,5 ГПа) водный Na-алюмосиликат плавится в зависимости от содержания H ₂ O при фиксированных значениях Al / (Al + Si) (данные Mysen 2007).

Убывающая ∂ (NBO / T) / ∂ Xh3O с увеличением содержания воды, Xh3O, отражает уменьшение скорости изменения отношения численности XOH / Xh3O0 по мере увеличения общего содержания воды.Эта эволюция, в свою очередь, отражает убывающую скорость, с которой виды Q ⁿ изменяются с увеличением концентрации воды в расплаве (Рисунок 16). Эти зависящие от состава механизмы растворения воды в алюмосиликатных расплавах также объясняют, почему растворимость воды в силикатном расплаве при любой температуре и давлении в значительной степени зависит от общего химического состава самого расплава.

Водные расплавы и водные флюиды при высоких температуре и давлении

Экспериментальные протоколы недавно были реализованы для исследования флюидов и расплавов в водосиликатных системах при глубоких давлениях и температурах земной коры и мантии in situ , когда образец находится под желаемым давлением и температурный режим.Структурные данные, полученные в таких условиях, поэтому становятся все более доступными из всех областей фазовых диаграмм силикат-H ₂ O (Рисунок 4). При рассмотрении таких данных, обычно получаемых в так называемых гидротермальных ячейках с алмазными наковальнями (например, Bassett et al. 1994), эксперименты обычно проводятся таким образом, что давление является переменной, зависящей от температуры. Это означает, что повышение температуры обычно связано с повышением давления. В нижеследующем обсуждении это так, если не указано иное.

Высокая температура / высокое давление in situ Исследование водосиликатных систем включает определение характеристик чистого H ₂ O, определение характеристик силикатных компонентов и смесей между ними. Для самого компонента H ₂ O уменьшение степени водородной связи с температурой является единственной наблюдаемой структурой. Однако существуют различия между водородными связями воды, растворенной в расплавах (обычно переохлажденных жидкостях), водной жидкости, насыщенной силикатами, и чистой H ₂ O.∆ H для образования водородной связи в таких расплавах составляет около 10 и около 22 кДж / моль для водной жидкости, насыщенной силикатами (рис. 17). ∆ H для чистого H ₂ O немного выше 25 кДж / моль (Walrafen et al. 1986). Водородная связь не может быть обнаружена спектроскопически при температурах выше 500 ° C до 550 ° C (Foustoukos and Mysen 2012; Mysen 2013).

Рисунок 17

Изменение отношения водородных связей к изолированным связям ОН. В водных Na-алюмосиликатных расплавах и силикатонасыщенных водных флюидах как функция температуры (и давления) (данные Mysen 2012a, b.)

В водосиликатных системах соотношение мольных долей водных частиц XOH / Xh3O0 во флюиде, расплаве и сверхкритическом флюиде зависит от температуры (Mysen 2010b; см. Также рисунок 18). Отношение XOH / Xh3O0 воды во флюиде и расплаве сходится на втором КП. (Рисунок 18). Наличие групп ОН во всех трех фазах (расплав, флюид, сверхкритический флюид) подразумевает структурное взаимодействие между водой и силикатными компонентами. Фактически, структурные данные, полученные с помощью колебательной спектроскопии, показывают, что в любых силикатных системах типы частиц Q ⁿ во флюидах, расплавах и сверхкритических флюидах похожи друг на друга (Mysen 2009), хотя их концентрация при любой температуре и давление зависит от силикатного состава и от того, находится ли он в жидкости или в расплаве.Последние различия очевидны в том, что NBO / T силикатного расплава значительно ниже (расплав более полимеризован), чем сосуществующий флюид (Рисунок 19). Значения NBO / T приближаются друг к другу с увеличением температуры и давления до тех пор, пока они не сливаются при c.p. Интересно отметить, что при более высокой температуре и давлении, превышающих те, которые определяют c.p., силикат в сверхкритических водных флюидах становится еще более деполимеризованным (NBO / T увеличивается) (см. Рисунок 19).

Рисунок 18

Изменение содержания (мол.%) Групп ОН и молекулярного H ₂ О. В сосуществующих расплавах и флюидах и в сверхкритических флюидах как функция температуры (и давления) в водной Na-алюмосиликатной системе (данные Mysen 2010a).

Рисунок 19

Степень силикатной полимеризации, NBO / T. В силикате в водных расплавах, силикатно-насыщенном водном флюиде и сверхкритическом флюиде в водной Na-алюмосиликатной системе (данные Mysen 2012a, b)

Вариации NBO / T, показанные на рисунке 19, отражают зависящие от температуры и давления Q ⁿ разновидностей во флюидах и расплавах.Их коэффициенты разделения, K _Qn ^{жидкость / расплав} , при любой температуре и давлении являются чувствительными функциями степени полимеризации частиц (рис. 20). Модель K _Qn ^{жидкость / расплав} наименее полимеризованных Q ⁿ разновидностей является наибольшим и затем систематически уменьшается по мере увеличения значения n . Причем этот эффект становится все более выраженным при понижении температуры и давления.Последний эффект является результатом двух факторов. Во-первых, растворимость алюмосиликата в водной жидкости снижается с понижением давления и температуры. Пониженная концентрация силиката приводит к увеличению количества менее полимеризованных Q ⁿ разновидностей во флюиде (Mysen 2010a). Во-вторых, степень влияния растворенной воды на силикатные частицы в водных расплавах является положительной функцией содержания воды (рис. 16), а растворимость в воде уменьшается с понижением давления (и температуры).Оба эффекта могут вызвать K _Qn ^{флюид / расплав} Коэффициенты разделения увеличиваются.

Рисунок 20

Q ⁿ разделение видов между сосуществующими флюидом и расплавом. В зависимости от типа Q ⁿ видов, температуры и давления в водной Na-алюмосиликатной системе (данные Mysen 2012a, b).

В простой по составу системе диоксид кремния-H ₂ O в диапазоне температур от 400 ° C до 900 ° C при давлении около 1 и ниже.4 ГПа, можно обнаружить только Q ⁰ и Q ¹ разновидностей в жидкости. Константа равновесия для равновесия полимеризации в жидкостях равна

с ∆H = 13,3 ± 1,5 кДж / моль (Mysen 2010b), если предположить, что ∆ V = 0 для этого равновесия, и, следовательно, что возрастающее давление, обусловленное повышением температуры, не влияет на равновесие. Однако парциальный молярный объем видов Q ⁰ меньше, чем у видов Q ¹ (Bottinga and Richet 1995), так что с вероятностью ∆ V > 0 ∆H = 13 .3 кДж / моль — минимальное значение. При более высоких давлениях (≥1,8 ± 0,2 ГПа; см. Mysen et al.2013) зависящая от положительного давления и температуры общая концентрация кремнезема во флюиде приводит к дальнейшей полимеризации силикатных разновидностей, и Q ² разновидностей также являются наблюдалось (Mysen et al.2013) с равновесием видов Q ⁿ ,

, для которого ∆ H явно зависит от давления (Рисунок 21). Отношение давление / ∆ H отражает тот факт, что ∆V реакции (10) составляет от -1 до -2 см ³ / моль (Mysen et al.2013).

Рисунок 21

Зависимость температуры (1 / T) от ln K Соотношение для равновесия, 2 Q ¹ ⇌ Q ⁰ + Q ² , (уравнение 10). Из системы SiO ₂ -H ₂ O с водным флюидом в равновесии с кварцем (более низкое давление) или коэситом (более высокое давление).Данные Mysen et al. (2013).

Система SiO ₂ -H ₂ O слишком проста для моделирования природных процессов, поскольку не задействованы ни Al ₂ O ₃ , ни щелочные металлы и щелочноземельные земли. Система Na ₂ O-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ является более реалистичной, хотя, в частности, щелочноземельные земли еще не рассматривались. Система Na ₂ O-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ также полезна для характеристики химического взаимодействия между немостиковым кислородом и важным модифицирующим сетку катионом (Na ⁺ ) и протонами (H ^{). +} ).

По данным ЯМР-спектроскопии закаленных расплавов в этой системе, существует сильное предпочтение H ⁺ в качестве немостикового кислорода в наименее полимеризованных из Q ⁿ разновидностей ( Q ⁰ ), тогда как Na ⁺ образует связи с немостиковым кислородом в более полимеризованных частицах Q ⁿ (Cody et al. 2005; см. Также уравнение 7). По сравнению с характеристиками структуры на месте в щелочных алюмосиликатных системах, более сложная реакция (Mysen 2010a)

12Q3M + 13h3O⇌2Q2M + 6Q1M + 4Q0H,

(11)

описывает равновесие.Здесь M обозначает щелочной металл, а где (M) и (H) указывают, где щелочные металлы и протоны образуют связь с соответствующими немостиковыми атомами кислорода, соответственно. Тетраэдрически координированные катионы, образующие частицы Q ⁿ , могут быть либо Al ³⁺ , либо Si ⁴⁺ . ∆ H для этого равновесия (от 350 до 400 кДж / моль) одинаково, в пределах неопределенности для флюидов расплава и сверхкритических флюидов (Mysen 2010a). С увеличением Al / (Al + Si) равновесие (11), вероятно, смещается влево (∆ H уменьшается), потому что Al ³⁺ предпочтительно будет занимать наиболее полимеризованные из доступных Q ⁿ разновидностей ( Мерцбахер и Уайт 1991).В уравнении 11 этот вид представляет собой Q ³ , но для других композиций расплава, в большей степени связанных с полимеризацией, вероятно, также будет задействовано Q ⁴ видов. Принципы, изложенные в равновесии (11), также могут быть применены к щелочноземельным элементам, но количественная информация ожидает дальнейших экспериментов. Все это соображения, необходимые для применения экспериментальных данных к водным магматическим системам. Однако необходимые экспериментальные данные в настоящее время недостаточно полны для количественного применения.

Необычные свойства воды — Химия LibreTexts

Поскольку 70% нашей земли — это вода океана, а 65% наших тел — вода, трудно не осознавать, насколько это важно в нашей жизни. Существует 3 различных формы воды, или H ₂ O: твердая (лед), жидкость (вода) и газ (пар). Поскольку вода кажется такой повсеместной, многие люди не знают о необычных и уникальных свойствах воды, в том числе:

• Температура кипения и замерзания
• Поверхностное натяжение, теплота испарения и давление пара
• Вязкость и когезия
• Твердотельный
• Жидкое состояние
• Состояние газа

Точка кипения и замерзания

Если вы посмотрите на таблицу Менделеева и найдите теллур (атомный номер: 52), вы обнаружите, что точки кипения гидридов уменьшаются по мере уменьшения размера молекулы.Итак, гидрид теллура: H ₂ Te (теллурид водорода) имеет температуру кипения -4 ° C . Двигаясь вверх, следующим гидридом будет H ₂ Se (селенид водорода) с температурой кипения -42 ° C . Еще раз, и вы обнаружите, что H ₂ S (сероводород) имеет точку кипения -62 ° C . Следующим гидридом будет H ₂ O (ВОДА!) . И все мы знаем, что температура кипения воды составляет 100 ° C .Таким образом, несмотря на свою малую молекулярную массу , вода имеет невероятно большую точку кипения . Это связано с тем, что воде требуется больше энергии для разрыва водородных связей, прежде чем она сможет закипеть. То же самое применимо и к точке замерзания, как показано в таблице ниже. Точки кипения и замерзания воды позволяют молекулам очень медленно закипать или замерзать, это важно для экосистем, живущих в воде. Если бы воду было очень легко заморозить или вскипятить, резкие изменения в окружающей среде, а также в океанах или озерах привели бы к смерти всех организмов, живущих в воде.Вот почему пот может охлаждать наше тело.

СОЕДИНЕНИЕ	ТОЧКА КИПЕНИЯ	ТОЧКА ЗАМЕРЗАНИЯ
теллурид водорода	-4 ° С	-49 ° С
Селенид водорода	-42 ° С	-64 ° С
Сероводород	-62 ° С	-84 ° С
Вода	100 ° С	0 ° С

Поверхностное натяжение, теплота испарения и давление пара

Помимо ртути, вода имеет самое высокое поверхностное натяжение для всех жидкостей.Высокое поверхностное натяжение воды связано с водородными связями в молекулах воды. Вода также имеет исключительно высокую теплоту испарения . Испарение происходит, когда жидкость превращается в газ, что вызывает эндотермическую реакцию. Теплота испарения воды составляет 41 кДж / моль. Давление пара обратно пропорционально межмолекулярным силам, поэтому те, у кого более сильные межмолекулярные силы, имеют более низкое давление пара. Вода имеет очень сильные межмолекулярные силы, отсюда и низкое давление пара, но оно даже ниже по сравнению с более крупными молекулами с низким давлением пара.

• Вязкость — это свойство жидкости, имеющей высокое сопротивление течению. Обычно мы думаем, что жидкости, такие как мед или моторное масло, вязкие, но по сравнению с другими веществами с аналогичной структурой вода вязкая. Жидкости с более сильным межмолекулярным взаимодействием обычно более вязкие, чем жидкости со слабым межмолекулярным взаимодействием.
• Сплоченность — это межмолекулярные силы между подобными молекулами; вот почему молекулы воды могут удерживаться вместе в капле.Молекулы воды очень сплочены из-за полярности молекулы. Вот почему вы можете наполнить стакан водой чуть выше края, не пролив ее.

твердое тело (лед)

Все вещества, включая воду, становятся менее плотными при нагревании и более плотными при охлаждении. Таким образом, если вода охлаждается, она становится более плотной и образует лед. Вода — одно из немногих веществ, твердое состояние которых может плавать в жидком состоянии! Почему? Вода продолжает становиться более плотной, пока не достигнет 4 ° C.После достижения 4 ° C он становится на МЕНЬШЕ плотностью. При замерзании молекулы в воде начинают двигаться медленнее, что облегчает им образование водородных связей и, в конечном итоге, превращается в открытую кристаллическую гексагональную структуру. Из-за этой открытой структуры, когда молекулы воды удерживаются дальше друг от друга, объем воды увеличивается на примерно на 9%. Таким образом, в жидком состоянии молекулы более плотно упакованы, чем в твердом состоянии. Вот почему банка газировки может взорваться в морозильной камере.

Жидкое состояние (Жидкая вода)

Очень редко можно найти соединение, в котором отсутствует углерод, чтобы он был жидким при стандартных температурах и давлениях. Таким образом, вода при комнатной температуре не может быть жидкостью! Вода является жидкой при комнатной температуре, поэтому она может перемещаться быстрее, чем твердая, что позволяет молекулам образовывать меньше водородных связей, в результате чего молекулы упаковываются более плотно. Каждая молекула воды соединяется с четырьмя другими, образуя тетраэдрическое расположение, однако они могут свободно перемещаться и скользить друг мимо друга, в то время как лед образует твердую гексагональную структуру большего размера.

Состояние газа (пар)

Когда вода закипает, ее водородные связи разрываются. Частицы пара движутся очень далеко друг от друга и быстро, поэтому водородные связи практически не успевают образоваться. Таким образом, по мере того, как частицы достигают критической точки над паром, присутствует все меньше и меньше водородных связей. Отсутствие водородных связей объясняет, почему пар вызывает гораздо более сильные ожоги, чем вода. Пар содержит всю энергию, используемую для разрыва водородных связей в воде, поэтому, когда пар попадает вам в лицо, вы сначала поглощаете энергию, полученную паром от разрыва водородных связей в его жидком состоянии.Затем в экзотермической реакции пар превращается в жидкую воду и выделяется тепло. Это тепло прибавляется к теплу кипящей воды, поскольку пар конденсируется на вашей коже.

Вода как «универсальный растворитель»

Благодаря полярности воды она способна растворять или диссоциировать многие частицы. Кислород имеет слегка отрицательный заряд, в то время как два атома водорода имеют слегка положительный заряд. Слегка отрицательные частицы соединения будут притягиваться к атомам водорода воды, тогда как слегка положительные частицы будут притягиваться к молекуле кислорода воды; это вызывает диссоциацию соединения.Помимо объяснений выше, мы можем взглянуть на некоторые атрибуты молекулы воды, чтобы найти еще несколько причин уникальности воды:

• Если не учитывать фтор, то кислород является наиболее электроотрицательным элементом, не являющимся благородным газом, поэтому при образовании связи электроны тянутся к атому кислорода, а не к водороду. Это создает 2 полярные связи, которые делают молекулу воды более полярной, чем связи в других гидридах в группе.
• Валентный угол 104,5 ° создает очень сильный диполь.
• Вода имеет водородные связи, что, вероятно, является жизненно важным аспектом сильного межмолекулярного взаимодействия в воде.

Почему это важно для реального мира?

Свойства воды делают ее пригодной для выживания организмов в различных погодных условиях. Лед замерзает при расширении, что объясняет, почему лед может плавать в жидкой воде. Зимой, когда озера начинают замерзать, поверхность воды замерзает, а затем опускается к более глубокой воде; это объясняет, почему люди могут кататься на коньках или падать в замерзшем озере.Если бы лед не мог плавать, озеро замерзло бы снизу вверх, убив все экосистемы, обитающие в озере. Однако лед плавает, поэтому рыба может выжить под поверхностью льда зимой. Поверхность льда над озером также защищает озера от холодной температуры снаружи и изолирует воду под ним, позволяя озеру под замерзшим льдом оставаться жидким и поддерживать температуру, достаточную для выживания экосистем, живущих в озере.

Ресурсы

1. Cracolice, Марк С.и Эдвард Петерс I. Основы вводной химии . Томпсон, издательство Brooks / Cole Publishing Company. 2006
2. Петруччи и др. Общая химия: принципы и современные приложения: AIE (твердый переплет). Река Аппер Сэдл: Пирсон / Прентис Холл, 2007.

Авторы и ссылки

• Коринн Йи (UCD), Дезире Роззи (UCD)

Вода — теплофизические свойства

Термодинамические свойства воды:

• Температура кипения (при 101.325 кПа): 99,974 ° C = 211,953 ° F
• Объемный модуль упругости: 2,15 x 10 ⁹ Па или Н / м ²
• Критическая температура: 373,946 ° C = 705,103 ° F
• Критическое давление: 217,7 атм. = 220,6 бар = 22,06 МПа (МН / м ² ) = 3200 фунтов на кв. Дюйм (= _{фунтов на} / дюйм ² )
• Критическая плотность: 0,322 г / см ³ = 0.62478 снаряда / фут ³ = 20,1018 фунта _м / фут ³
• Константа ионизации, pKw (при 25 ° C): 13,995
• Скрытая теплота плавления: 334 кДж / кг = 144 БТЕ (IT) / фунт
• Скрытая теплота испарения (при 100 ° C): 40,657 кДж / моль = 2256 кДж / кг = 970 БТЕ (IT) / фунт
• Максимальная плотность (при 4 ^o C): 999,975 кг / м ³ = 1,9403 снаряда / фут ³ = 8,34519 фунтов _м / галлон (США)
• ^{Температура плавления (при 101.325 кПа): 0 ° C = 32 ° F}
• Молярная масса: 18,01527 г / моль
• pH (при 25 ° C): 6,9976
• Удельная теплоемкость (C _p ) вода (при 15 ° C / 60 ° F): 4,187 кДж / кг · K = 1,001 Btu (IT) / (фунт _м ° F) или ккал / (кг · K)
• Удельная теплоемкость льда: 2,108 кДж / кг · K = 0,5035 Btu (IT) / (фунт _м) ° F) или ккал / (кг · К)
• Удельная теплоемкость водяного пара: 1.996 кДж / кг · K = 0,4767 Btu (IT) / (фунт _м ° F) или ккал / (кг · K)
• Удельный вес (при 4 ^o C): 9,806 кН / м ³ = 62,43 фунта _f / фут ³
• Температурное расширение от 4 ^o C до 100 ^o C: 4,2×10 ^-2 (Примечание! — объемное температурное расширение воды не зависит от температуры)
  
• Давление тройной точки: 0,00604 атм = 0.00612 бар = 611,657 Па = 0,08871 фунт / кв. Дюйм (= _{фунт / дюйм} / дюйм ² )
• Температура тройной точки: 0,01 ° C = 32,02 ° F

Перейдите по ссылкам ниже, чтобы получить значения для перечисленных свойств жидкости вода при переменном давлении и температуре :

Для каждой темы есть рисунки и таблицы, показывающие изменения свойств в зависимости от температуры. Также доступны калькуляторы, определяющие свойства при заданных температурах.Все свойства даны как в системе СИ, так и в британской системе мер.

См. Также дополнительную информацию об атмосферном давлении и STP — Стандартная температура и давление и NTP — Нормальная температура и давление,
и Теплофизические свойства следующих компонентов: ацетон, ацетилен, воздух, аммиак, аргон, бензол, бутан, диоксид углерода. , Окись углерода, этан, этанол, этилен, гелий, водород, сероводород, метан, метанол, азот, кислород, пентан, пропан, толуол и тяжелая вода, D ₂ O.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Свойства воды

Свойства воды

Свойства воды

Это вода — Дэвид Фостер Уоллес, 2005 г.

Вода — одно из наиболее распространенных веществ, с которыми мы взаимодействуем, поэтому мы склонны не задумываться о ней и о том, насколько она особенная. Вода — важная молекула с некоторыми необычными свойствами. Без жидкой воды не могло бы быть жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Жизнь возможна на Земле, потому что она существует в так называемой зоне Златовласки, где не слишком жарко и не слишком холодно, но как раз для существования жидкой воды.В нашей солнечной системе единственные другие места, где жидкая вода может существовать в больших объемах, — это подо льдом спутников Юпитера и Сатурна, где гидротермальные источники могут позволить происходить хемосинтезу.

Планета Океан : Приблизительно 71% поверхности Земли покрыто водой, большая часть которой — океан (соленая вода). Взрослые люди тоже на 65% состоят из воды! Происхождение воды на Земле до конца не изучено, но большая часть воды, вероятно, поступила из внеземных источников.Ледяные шапки существуют на обоих полюсах, потому что они получают меньше солнечной радиации, чем экваториальные регионы, а ледяные шапки оказывают значительное влияние как на климат, так и на уровень моря. Появляется все больше свидетельств того, что ледяные шапки сокращаются в результате глобального изменения климата, вызванного деятельностью человека. Долгожданный Северо-Западный проход стал судоходным, по крайней мере, часть года, впервые в истории человечества.

Приливы : Гравитационное взаимодействие между водой Земли и Луной приводит к ежедневным приливам и отливам.Приливные экстремумы были намного сильнее в раннюю историю Земли, когда Луна была вдвое дальше от нынешней, и есть предположения, что приливы могли инициировать или, по крайней мере, ускорить эволюцию жизни на Земле.

Молекулы воды притягиваются друг к другу из-за полярности.

Полярность : Хотя чистый заряд молекулы воды равен нулю, вода полярна из-за своей формы. Водородные концы молекулы положительны, а кислородные — отрицательны. Это заставляет молекулы воды притягивать друг друга и другие полярные молекулы.Это притяжение между молекулами воды можно увидеть на гладкой поверхности, например на стекле, где вода поднимается вверх. Связь молекул воды друг с другом является важной частью процесса транспирации в тканях ксилемы сосудистых растений. Вода также имеет высокое поверхностное натяжение из-за этого сцепления, и это причина, по которой водомерки могут кататься по воде.

Растворитель : Воду иногда называют универсальным растворителем, поскольку она может растворять самые разные химические вещества.Кислотно-основной химический состав зависит от воды. Кристаллические соли диссоциируют в воде с образованием положительных и отрицательных ионов.

Метрическая температура : Поскольку вода так важна для жизни, метрическая шкала температуры была разработана с 0 градусов как точка замерзания воды и 100 градусов как точка кипения воды (на уровне моря).

Плотность : Необычной характеристикой воды является то, что, в отличие от большинства твердых тел, лед менее плотен, чем жидкая вода. По этой причине кубики льда плавают в стакане с водой, а не опускаются на дно.Когда температура падает, вода в озере и океане замерзает сверху вниз, а слой льда плавает сверху, изолируя воду под ним от дальнейшего охлаждения. Если бы лед был более плотным, чем жидкая вода, озера замерзали бы снизу вверх, что было бы гораздо менее благоприятно для живых существ. Соленая вода более плотная, чем пресная, поэтому, если ее не перемешивать, пресная вода может образовать линзу поверх соленой воды. Это обычное явление, когда реки впадают в океан или когда пресная вода просачивается из источников на дне океана.Эти различия в плотности заставляют свет рассеиваться под разными углами, уменьшая видимость.

Удельная теплоемкость : Вода обладает очень высокой теплоемкостью. Это означает, что он долго сохраняет тепло относительно воздуха. Одним из важных результатов этого является то, что большие водоемы имеют умеренную температуру. Прибрежные районы имеют менее экстремальные летние и зимние температуры, чем внутренние части основных массивов суши. Поскольку суша теряет тепло быстрее, чем вода, земля имеет тенденцию быть теплее днем ​​и прохладнее ночью, чем океан, что приводит к появлению береговых бризов утром и прибрежных бризов вечером.Нагревание и охлаждение воды также может формировать конвекционные течения в океанах.

Испарительное охлаждение : Когда вода испаряется с поверхности объекта, более быстро движущиеся молекулы с большей кинетической энергией улетучиваются в виде газа, в то время как молекулы с меньшей энергией и меньшей кинетической энергией остаются в жидком состоянии. Это снижает температуру на поверхности, с которой испаряется жидкость. Потоотделение — это форма испарительного охлаждения. Испарительное охлаждение лучше всего работает при низкой влажности, поэтому болотные охладители получают высокие оценки в Аризоне, но не во Флориде.

Отражающая способность : Снег отражает столько света, что длительное пребывание на нем может вызвать снежную слепоту и солнечный ожог. Снег имеет альбедо от 0,8 до 0,9. Поскольку большая часть света отражается от покрытой снегом поверхности, поглощается мало тепла и таяние замедляется. Этот процесс, который может продлить зимы и, возможно, даже способствовать возникновению ледниковых периодов, является противоположностью парникового эффекта и является причиной, по которой интерьер вашего автомобиля должен быть белым, если вы живете в Фениксе.

Эрозия : Лед занимает больше физического пространства, чем такое же количество жидкой воды.Вот почему, если вы наполните емкость водой до верха, а затем заморозите ее, емкость может лопнуть. Это свойство воды важно для процесса эрозии. Вода проникает в трещины в камнях, замерзает и расширяется. Трещины в породе расширяются, впуская больше воды во время следующей оттепели, и эрозия продолжается. Со временем горы могут исчезнуть из-за повторяющегося цикла замораживания-оттаивания.

https: // www.youtube.com/watch?v=h0py6BFlFZw

границ | От редакции: Процессы удержания талой воды в снегу и фирне на ледяных покровах и ледниках: наблюдения и моделирование

Введение

Более половины текущей годовой потери массы Гренландии приходится на сток от поверхностного таяния (Enderlin et al., 2014; van den Broeke et al., 2016). Хотя это уже говорит о том, что таяние играет важную роль в балансе массы Гренландии, стоит отметить, что в современном климате уходит лишь немногим более половины поверхностного таяния (Steger et al.). Оставшаяся половина производимой талой воды остается в фирне и снеге и не способствует стоку. Если доля удерживаемой талой воды уменьшится, влияние поверхностного таяния на баланс массы ледяного покрова может стать намного больше. По сравнению с Гренландией, таяние поверхности Антарктики сравнительно невелико и имеет ограниченное прямое влияние на баланс массы. Однако процесс, называемый гидроразрывом, дает еще меньшие количества талой воды с потенциально мощным рычагом воздействия на уровень моря Антарктики; талая вода, которая накапливается в трещинах, способствует росту трещин и снижает устойчивость антарктических шельфовых ледников (Kuipers Munneke et al., 2014; Pollard et al., 2015), что может привести к их отстранению. Хотя откол шельфового ледника может оказать сильное влияние на поток ледников, питающих бывший шельфовый ледник (Mercer, 1978), существуют также более тонкие способы, с помощью которых талая вода и удержание талой воды в снеге и фирне влияют на динамику льда. . Выделение скрытого тепла при повторном замораживании эффективно нагревает снег или фирн, в то время как теплопроводность и адвекция расширяют сигнал нагрева. Этот эффект, получивший название криогидрологического потепления (Phillips et al., 2010; Lüthi et al., 2015), повышает температуру, связанную с этим вязкость и, следовательно, скорость течения ледников и ледяных щитов (Colgan et al., 2015).

В этом кратком обзоре подчеркивается, почему понимание процессов удержания талой воды имеет решающее значение для прогнозирования будущих изменений ледяных щитов и ледников в условиях потепления. В 11 исследованиях этого раздела Frontiers in Earth Sciences Research Topic изучаются различные аспекты удержания талой воды в снеге и фирне. Далее мы разделяем результаты исследований и проблемы на три категории: измерение свойств фирна, моделирование структуры фирна и удержания талой воды и раскрытие механизмов, связанных с водоносными горизонтами гренландского фирна .

Измерение свойств фирмы

Измерение процесса удержания талой воды фирна и его влияния на гидрологию наземного льда по своей сути является сложной задачей, поскольку основные процессы протекают в недрах пространственно неоднородным образом. Несмотря на то, что существует большой объем работ по гидрологии снега (например, Colbeck, 1972; Hirashima et al., 2014), фирн ледников и ледяных щитов включает чешуйки и структуры, которые обычно не обнаруживаются в сезонных снегах, и создаются многолетними процессы, также не известные из сезонных исследований снега.Следовательно, специальные измерения гидрологии фирна могут дополнять исследования снега. Sommers et al. обратиться к фирновой воде с помощью их подхода на месте пневматических измерений проницаемости фирна. В то время как более ранние исследования (например, Albert et al., 1996) были сосредоточены на сухом фирне, они изучали фирн, регулярно подвергающийся плавлению. Sommers et al. добавляет к растущему числу инновационных на месте измерений таяния фирна, таких как, например, прямое наблюдение за просачивающейся талой водой с помощью георадара (Heilig et al., 2018). Самими и Маршалл изучают удержание талой воды фирна с точки зрения горного ледника умеренного пояса. Путем прямого измерения температуры и содержания воды они обнаружили, что снег и фирн умеренного климата не удерживают талую воду напрямую, но повторное замораживание талой воды в течение ночи потребляет около 10–15% энергии таяния, доступной на следующий день. Таким образом, Самими и Маршалл подчеркивают важность краткосрочных циклов таяния и замерзания, которые даже влияют на баланс массы голых участков льда Гренландского ледникового щита (Smith et al., 2017).

Моделирование структуры Фирна и удержания талой воды

Удержание талой воды в снеге и фирне замедляет потерю массы ледникового покрова Гренландии и глобальный уровень моря (Pfeffer et al., 1991; Janssens and Huybrechts, 2000). Это глобальное воздействие резко контрастирует с мелкомасштабной изменчивостью перколяции и удерживания талой воды, которая проявляется в сложности структур фирна (Brown et al., 2011). Разработчики моделей обычно используют концепцию, в которой вертикальная перколяция описывается либо как (i) однородно прогрессирующий фронт смачивания в изотермическом снегу и фирне при 0 ° C, либо (ii) неоднородный поток перед однородным фронтом смачивания в матрице при недозревании. температуры.van Pelt et al., Steger et al. и Langen et al. применять модели талой воды фирна для оценки будущего значения процессов удержания на синтетическом арктическом леднике и для количественной оценки современной роли удержания талой воды на ледяном щите Гренландии. Langen et al. демонстрируют, что их модель согласуется с наблюдаемой стратиграфией фирна и балансом массы, в то время как Steger et al. пришли к выводу, что снег и фирн Гренландии в настоящее время удерживают 41–46% всей жидкой воды (в основном талой, но также включая дожди). Однако все три исследования предполагают гомогенную перколяцию и оставляют вопрос о гетерогенном потоке плохо изученным.Существуют модели неоднородной перколяции (Hirashima et al., 2014; Wever et al., 2016), но они требуют больших вычислительных ресурсов, и проверка результатов модели затруднена из-за неопределенностей основных входных параметров, таких как плотность свежего снега (Steger et al.) . Эти проблемы рассматриваются Марченко и соавт. которые предлагают простую эмпирическую параметризацию предпочтительного потока и Fausto et al. который проанализировал большой набор данных по фирну и снегу, чтобы улучшить оценки плотности снега в Гренландии.

Водоносные горизонты Фирн

Весной 2011 года в малоизученном регионе на юго-востоке Гренландии группа исследователей была удивлена, когда их буровая установка вышла из скважины с капающей водой (Forster et al., 2014). Обнаружение жидкой воды в фирне еще до начала сезона таяния было неожиданностью и вдохновило Гренландию на новые исследования в области многолетних водоносных горизонтов фирна. Моделирование демонстрирует умение указывать местонахождение фирновых водоносных горизонтов (Forster et al., 2014; Langen et al.) И показывает, что водоносный горизонт восточной Гренландии мог быть недавним явлением, образовавшимся после сильного таяния летом 2010 г. (Steger et al.) . Гидрология водоносных горизонтов является предметом постоянных исследований с применением сейсмических методов для определения толщины и объема водоносного горизонта (Montgomery et al.), или испытания на пробку для измерения гидравлической проводимости. (Миллер и др.). Количество воды, содержащейся в водоносных горизонтах, остается плохо ограниченным, но общая оценочная площадь не менее 22 000 км ² (Miège et al., 2016) делает водоносные горизонты фирнов потенциально значительными участниками глобального изменения уровня моря. В этом контексте выводы Poinar et al. актуальны, потому что они предполагают, что водоносные горизонты проникают через трещины гидроразрыва вниз до дна, который соединяется с системой разгрузки ледяного покрова.

Синтез

Изучение удержания талой воды стимулировалось недавними открытиями, такими как гренландские фирновые водоносные горизонты, и исследованиями, указывающими на высокую важность баланса поверхностной массы в сценариях уровня моря. Для дальнейшего улучшения понимания процессов и их значимости для баланса массы ледников и ледяных щитов Van As et al. выполнил экспертное заключение, чтобы указать на основные препятствия. Ответы на опрос показывают, что сообщество определяет приоритеты исследований в (i) измерении и моделировании пространственной неоднородности процессов, (ii) оценке проницаемости различных типов фирна для просачивания талой воды и (iii) в улучшении поверхностных граничных условий для моделирования.Обнадеживает то, что 11 рукописей этой электронной книги решают все три проблемы, выявленные экспертным пулом.

Авторские взносы

HM является автором данной статьи. JB, WP и RF предоставили текстовый ввод.

Финансирование

Эта статья частично поддержана грантом Датского независимого исследовательского фонда FNU 4002-00234. HM частично поддерживается грантом Швейцарского национального научного фонда 200021_169453.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим всех авторов и рецензентов за их вклад в тему исследования Процессы удержания талой воды в снегу и фирне на ледяном покрове и ледниках: наблюдения и моделирование . Мы также благодарим финансовые организации, поддержавшие исследования, представленные в этой электронной книге.

Список литературы

Альберт, М. Р., Аронс, Э. М., и Дэвис, Р. Э. (1996). «Свойства фирмы, влияющие на газообмен на саммите, Гренландия: возможности вентиляции», в «Химический обмен между атмосферой и полярным снегом» , ред.В. Вольф и Р. К. Бейлс (Берлин; Гейдельберг: Springer), 561–565

Google Scholar

Браун Дж., Харпер Дж., Пфеффер В., Хамфри Н. и Брэдфорд Дж. (2011). Изучение с высоким разрешением слоистости в просачиваемых и вымоченных фациях ледникового покрова Гренландии. Ann. Glaciol. 52, 35–41. DOI: 10.3189 / 1727564117986

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Colbeck, S. C. (1972). Теория просачивания воды в снег. J. Glaciol. 11, 369–385

Google Scholar

Колган В., Соммерс А., Раджарам Х., Абдалати В. и Фрам Дж. (2015). Рассмотрение термовязкого обрушения ледникового покрова Гренландии. Earth’s Future 3, 252–267. DOI: 10.1002 / 2015EF000301

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эндерлин, Э., Ховат, И., Чонг, С., Но, М., ван Ангелен, Дж., И ван ден Брок, М. (2014). Улучшенный бюджет массы ледникового щита Гренландии. Geophys.Res. Lett. 41, 866–872. DOI: 10.1002 / 2013gl059010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Форстер, Р. Р., Бокс, Дж. Э., ван ден Брук, М. Р., Мьеж, К., Берджесс, Э. У., ван Ангелен, Дж. Х. и др. (2014). Обширное хранилище жидкой талой воды в фирне в пределах ледникового покрова Гренландии. Нат. Geosci. 7, 95–98. DOI: 10.1038 / ngeo2043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Heilig, A., Eisen, O., MacFerrin, M., Tedesco, M., and Fettweis, X.(2018). Сезонный мониторинг таяния и накопления в глубокой зоне просачивания Гренландского ледникового щита и сравнение с результатами моделирования регионального климата. Криосфера. 12, 1851–1186. DOI: 10.5194 / TC-12-1851-2018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хирасима, Х., Ямагути, С., Кацусима, Т. (2014). Многомерная модель водного транспорта для воспроизведения преимущественного потока в снежном покрове. Холодная Рег. Sci. Technol. 108, 80–90.DOI: 10.1016 / j.coldregions.2014.09.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янссенс И. и Хайбрехтс П. (2000). Учет удержания талой воды в параметризациях баланса массы ледникового щита Гренландии. Ann. Glaciol. 31, 133–140. DOI: 10.3189 / 172756400781819941

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Койперс Муннеке, П., Лигтенберг, С. Р. М., ван ден Брок, М. Р., и Воган, Д. Г. (2014). Истощение запасов воздуха как предвестник обрушения шельфового ледника Антарктики. J. Glaciol. 60, 205–214. DOI: 10.3189 / 2014JoG13J183

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Люти, М. П., Райзер, К., Эндрюс, Л. К., Катания, Г. А., Функ, М., Хоули, Р. Л. и др. (2015). Источники тепла в пределах ледникового щита Гренландии: рассеяние, палеофирн умеренного климата и криогидрологическое потепление. Криосфера 9, 245–253. DOI: 10.5194 / TC-9-245-2015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мерсер, Дж. (1978). Ледяной щит Западной Антарктики и парниковый эффект CO2: угроза бедствия. Природа 271, 321–325

Google Scholar

Miège, C., Forster, R. R., Brucker, L., Koenig, L. S., Solomon, D. K., Paden, J. D., et al. (2016). Пространственная протяженность и временная изменчивость гренландских фирновых водоносных горизонтов, обнаруженная наземными и бортовыми радарами. J. Geophys. Res. 121, 2381–2398. DOI: 10.1002 / 2016JF003869

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пфеффер В., Мейер М. и Иллангасекаре Т. Х. (1991). Удержание стока Гренландии за счет повторного замораживания: последствия для прогнозируемого будущего изменения уровня моря. J. Geophys. Res. 96, 22117–22124

Google Scholar

Филлипс Т., Раджарам Х. и Стеффен К. (2010). Криогидрологическое потепление: потенциальный механизм быстрого теплового отклика ледяных щитов. Geophys. Res. Lett . 37: L20503. DOI: 10.1029 / 2010GL044397

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поллард Д., ДеКонто Р. М. и Элли Р. Б. (2015). Возможное отступление антарктического ледникового щита в результате гидроразрыва пласта и обрушения ледяных обрывов. Планета Земля. Sci. Lett. 412, 112–121. DOI: 10.1016 / j.epsl.2014.12.035

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, Л. К., Янг, К., Питчер, Л. Х., Оверстрит, Б. Т., Чу, В. В., Реннермальм, А. К. и др. (2017). Прямые измерения стока талых вод на поверхности ледникового покрова Гренландии. Proc. Natl. Акад. Sci. США 114, E10622 – E10631. DOI: 10.1073 / pnas.1707743114

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

ван ден Брук, М., Enderlin, E., Howat, I., Kuipers Munneke, P., Noël, B., van de Berg, W.J., et al. (2016). О недавнем вкладе ледникового покрова Гренландии в изменение уровня моря. Криосфера 10, 1933–1946. DOI: 10.5194 / TC-10-1933-2016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вевер, Н., Вюрцер, С., Фирц, К., и Ленинг, М. (2016). Моделирование образования ледяного покрова при наличии преимущественного течения в слоистых снежных покровах. Криосфера 10, 2731–2744. DOI: 10.5194 / tc-2016-185

CrossRef Полный текст | Google Scholar

.