Почему вода замерзает

Жизнь человека всегда зависела от воды. Поэтому с давних времен люди внимательно за ней наблюдали, обнаружив, что на холоде вода замерзает, то есть превращается в твердое вещество — лед, который при нагреве опять становится водой.

Инструкция

1. Многие вещества, как природные, так и искусственные, могут находиться в нескольких фазовых состояниях, то есть формах существования, сменяющих друг друга в зависимости от внешних условий. В настоящее время известно больше десятка таких фазовых состояний, большинство которых достижимо только в лабораториях. В природе же чаще всего встречаются твердое, жидкое и газообразное.
2. Большая часть воды, находящейся на нашей планете — жидкость. Это значит, что ее молекулы быстро движутся и слабо связаны между собой. Поэтому жидкость принимает любую форму, но не способна ее сохранять сама по себе.
3. При нагреве молекулы жидкости начинают двигаться еще быстрее, и вещество постепенно переходит в газообразное состояние. В газе молекулы находятся еще дальше друг от друга, поэтому газ можно сильно разрежать или сжимать, и он не только не сохраняет форму, но и занимает любой доступный объем.
4. Но если жидкость охладить, то она может перейти в твердое состояние. Ее молекулы замедляются настолько, что между ними образуются устойчивые связи. Возникает твердое тело, обладающее собственной внутренней структурой. Если эта структура упорядочена, то она называется кристаллической. Например, лед — кристаллическое вещество. Его кристаллы имеют шестигранную форму. Мелкие фигурные кристаллы льда, образующиеся в облаках, больше известны как снежинки.
5. Процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое называется застыванием или кристаллизацией, а переход из твердого в жидкое — плавлением. Плавление льда в просторечии называют таянием, а его кристаллизацию — замерзанием.
6. Все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Однако расстояние между молекулами воды в кристалле льда немного больше, чем в жидкости. Поэтому лед при замерзании расширяется, так что вода, оставленная замерзать в бутылке, может разорвать ее, превратившись в лед. По этой же причине лед, образовавшийся в воде зимой, всегда плавает сверху, а не опускается на дно.
7. Вода замерзает при температуре 0 градусов по шкале Цельсия. Правильнее, впрочем, будет сказать, что нулевая отметка на шкале Цельсия была установлена на температуре таяния льда, а температуру кипения воды Цельсий принял равной 100 градусам.