2-ая олимпиада, 2002 год (10)

Роль воды в природе определяется ее уникальными физическими и химическими свойствами, связанными со способностью молекул воды соединяться друг с другом водородными связями. В отсутствие водородных связей вода при комнатной температуре находилась бы в газообразном состоянии. На Земле при обычных температуре и давлении не существовал бы растительный и животный мир, т.е. не смогла бы возникнуть жизнь в существующих в настоящее время формах.

Уникальные характеристики воды:

• Аномальная зависимость плотности воды от температуры. Плотность воды максимальна при температуре около 4 °С. С наступлением морозов поверхностный слой воды охлаждается до 4 °С и опускается на дно водоема. Когда весь водоем охладится до 4 °С, на его поверхности будет плавать лед, который легче воды. Лед является защитой водоема от промерзания, поскольку имеет маленькую теплопроводность, которая равна теплопроводности шерсти.
• Благодаря очень высокой теплоемкости воды, мировой океан сглаживает колебания температур и, в результате, перепад температур между экватором и полюсом всего 30 °С.
• Большая величина поверхностного натяжения приводит к появлению ряби и волн на поверхности воды, в результате чего усиливаются процессы теплопередачи между атмосферой и гидросферой. Способность воды подниматься с подземных горизонтов на высоту более чем 10 метров, связана с капиллярными силами, которые также обуславливает высокое поверхностное натяжение воды.
• Высокая теплота плавления воды сглаживает сезонные переходы, т.е. смена времен года происходит не за день, а за длительный период.
• Большое значение теплоты испарения воды препятствует перегреву поверхности Земли, так как большая часть солнечной энергии расходуется на испарение воды.
• Высокая диэлектрическая проницаемость воды делает ее уникальным растворителем по отношению к веществам с ионной и полярной структурой.