Всем, я думаю, известно 3 основных агрегатных состояния вещества: жидкое, твердое и газообразное. Мы сталкиваемся с этими состояниями вещества каждый день и повсюду. Чаще всего их рассматривают на примере воды. Жидкое состояние воды наиболее привычно для нас. Мы постоянно пьем жидкую воду, она течет у нас из крана, да и сами мы на 70% состоим из жидкой воды. Второе агрегатное состояние воды — это обычный лед, который зимой мы видим на улице. В газообразном виде воду тоже легко встретить в повседневной жизни. В газообразном состоянии вода — это, всем нам известный, пар. Его можно увидеть, когда мы, к примеру, кипятим чайник. Да, именно при 100 градусах вода переходит из жидкого состояния в газообразное.
Это три привычных для нас агрегатных состояния вещества. Но знаете ли вы, что их на самом деле 4? Я думаю, хоть раз каждый слышал слово «плазма ». А сегодня я хочу, чтобы вы еще и узнали побольше о плазме — четвертом агрегатном состоянии вещества.
Плазма — это частично или полностью ионизированный газ с одинаковой плотностью, как положительных, так и отрицательных зарядов. Плазму можно получить из газа — из 3 агрегатного состояния вещества путем сильного нагревания. Агрегатное состояние вообще, по сути, полностью зависит от температуры. Первое агрегатное состояние — это самая низкая температура, при которой тело сохраняет твердость, второе агрегатное состояние — это температура при которой тело начинает плавиться и становиться жидким, третье агрегатное состояние — это наиболее высокая температура, при ней вещество становиться газом. У каждого тела, вещества температура перехода от одного агрегатного состояние к другому совершенно разная, у кого-то ниже, у кого-то выше, но у всех строго в такой последовательности. А при какой же температуре вещество становиться плазмой? Раз это четвертое состояние, значит, температура перехода к нему выше, чем у каждого предыдущего. И это действительно так. Для того, чтобы ионизировать газ необходима очень высокая температура. Самая низкотемпературная и низкоионизированная (порядка 1%) плазма характеризуется температурой до 100 тысяч градусов. В земных условиях такую плазму можно наблюдать в виде молний. Температура канала молнии может превышать 30 тысяч градусов, что в 6 раз больше, чем температура поверхности Солнца. Кстати, Солнце и все остальные звезды — это тоже плазма, чаще все-таки высокотемпературная. Наука доказывает, что около 99% всего вещества Вселенной — это плазма.
В отличие от низкотемпературной, высокотемпературная плазма обладает практически 100% ионизацией и температурой до 100 миллионов градусов. Это поистине звездная температура. На Земле такая плазма встречается только в одном случае - для опы-тов тер-мо-ядер-ного син-теза. Кон-тро-ли-ру-е-мая реак-ция доста-точно сложна и энер-го-за-тратна, а вот некон-тро-ли-ру-е-мая доста-точно заре-ко-мен-до-вала себя как ору-жие колос-саль-ной мощ-но-сти - тер-мо-ядер-ная бомба, испы-тан-ная СССР 12 авгу-ста 1953 года.
Плазму классифицируют не только по температуре и степени ионизации, но и по плотности, и по квазинейтральности. Словосочетание плотность плазмы обычно обозначает плотность электронов , то есть число свободных электронов в единице объёма. Ну, с этим, думаю, все понятно. А вот что такое квазинейтральность знают далеко не все. Квазинейтральность плазмы — это одно из важнейших ее свойств, заключающееся в практически точном равенстве плотностей входящих в её состав положительных ионов и электронов. В силу хорошей электрической проводимости плазмы разделение положительных и отрицательных зарядов невозможно на расстояниях больших дебаевской длины и временах больших периода плазменных колебаний. Почти вся плазма квазинейтральна. Примером неквазинейтральной плазмы является пучок электронов. Однако плотность не-нейтральных плазм должна быть очень мала, иначе они быстро распадутся за счёт кулоновского отталкивания.
Мы совсем мало рассмотрели земных примеров плазмы. А ведь их достаточно много. Чело-век научился при-ме-нять плазму себе во благо. Бла-го-даря чет-вер-тому агре-гат-ному состо-я-нию веще-ства мы можем поль-зо-ваться газо-раз-ряд-ными лам-пами, плаз-мен-ными теле-ви-зо-рами, дуго-вой элек-тро-свар-кой, лазе-рами. Обыч-ные газо-раз-ряд-ные лампы днев-ного света — это тоже плазма. Существует в нашем мире также плазменная лампа . Ее в основном используют в науке, чтобы изучить, а главное — увидеть некоторые из наиболее сложных плазменных явлений, включая филаментацию. Фотографию такой лампы можно увидеть на картинке ниже:
Кроме бытовых плазменных приборов, на Земле так же часто можно видеть природную плазму. Об одном из ее примеров мы уже говорили. Это молния. Но помимо молний плазменными явлениями можно назвать север-ное сия-ние, “огни свя-того Эльма”, ионосферу Земли и, конечно, огонь.
Заметьте, и огонь, и молния, и другие проявления плазмы, как мы это называем, горят. Чем обусловлено столь яркое испускание света плазмой? Свечение плазмы обусловлено переходом электронов из высокоэнергетического состояния в состояние с низкой энергией послерекомбинации с ионами. Этот процесс приводит к излучению со спектром, соответствующим возбуждаемому газу. Именно поэтому плазма светиться.
Хотелось бы так же немного рассказать об истории плазмы. Ведь когда-то плазмой назывались лишь такие вещества, как жидка составляющая молока и бесцветная составляющая крови. Все изменилось в 1879 году. Именно в тот год знаменитый английский ученый Уильям Крукс, исследуя электрическую проводимость в газах, открыл явление плазмы. Правда, назвали это состояние вещества плазмой лишь в 1928. И это совершил Ирвинг Ленгмюр.
В заключении хочу сказать, что такое интересное и загадочное явление, как шаровая молния, о которой я не раз писала на этом сайте, это, конечно же, тоже плазмойд, как и обычная молния. Это, пожалуй, самый необычный плазмойд из всех земных плазменных явлений. Ведь существует около 400 самых различных теорий на счет шаровой молнии, но не одна из них не была признана воистину правильной. В лабораторных условиях похожие, но кратковременные явления удалось получить несколькими разными способами, так что вопрос о природе шаровой молнии остаётся открытым.
Обычную плазму, конечно, тоже создавали в лабораториях. Когда-то это было сложным, но сейчас подобный эксперимент не составляет особого труда. Раз уж плазма прочно вошла в наш бытовой арсенал, то и в лабораториях над ней немало экспериментируют.
Интереснейшим открытием в области плазмы стали эксперименты с плазмой в невесомости. Оказывается, в вакууме плазма кристаллизуется. Это происходит так: заряженные частицы плазмы начинают отталкиваться друг от друга, и, когда у них есть ограниченный объем, они занимают то пространство, которое им отведено, разбегаясь в разные стороны. Это весьма похоже на кристаллическую решетку. Не означает ли это, что плазма являеться замыкающим звеном между первым агрегатным состоянием вещества и третьим? Ведь она становиться плазмой благодаря ионизации газа, а в вакууме плазма вновь становиться как бы твердой. Но это только мое предположение.
Кристаллики плазмы в космосе имеют также и достаточно странную структуру. Эту структуру можно наблюдать и изучать только в космосе, в настоящем космическом вакууме. Даже если создать вакуум на Земле и поместить туда плазму, то гравитация будет просто сдавливать всю «картину», образующуюся внутри. В космосе же кристаллы плазмы просто взлетают, образуя объемную трехмерную структуру странной формы. После отправления результатов наблюдения за плазмой на орбите земным ученым, выяснилось, что завихрения в плазме странным образом повторяют структуру нашей галактики. А это значит, что в будущем можно будет понять, как зародилась наша галактика путем изучения плазмы. Ниже на фотографиях показаны та самая кристаллизованная плазма.
Это все, что мне бы хотелось сказать на тему плазмы. Надеюсь, она вас заинтересовала и удивила. Ведь это воистину удивительное явление, а точнее состояние — 4 агрегатное состояние вещества.
Со школы мы знаем, что вода может существовать в жидком, твердом и газообразном видах. Это ошибка. Ученые заблуждаются. Я сам лично три дня назад наблюдал воду в пяти различных субстанциях, причем все в одном месте. Это было на Уакитском горячем источнике. Как это стало возможным? - Я приехал туда и с тремя аналитиками - специалистами по жидкостям на основе Н 2 О. С вечера мы просто накупались в горячем озерце, затем посидели за столом в избе, да и пошли спать. А рано утром я, как вышел на босу ногу и с фотоаппаратом в руках, так и застрял на улице часа на два, потому что красота неописуемая. Вода с цветными водорослями, клубы пара гуляют, как привидения, изморозь на траве, снег, лед… И все это одновременно! Вот тут меня и осенило, я обнаружил четыре состояния Н 2 О:
Вода - жидкое состояние;
- Пар - газообразное состояние;
- Лед - твердое состояние
- Снег - рыхлое (или мягкое) состояние.
Ну а пятое состояние - это «плазма» - огненная вода. В природном виде на источнике такой жидкости нет, но обычно ее много в избе, - всегда привозят с собой.
Огненную воду я не фотографировал, а все остальное - смотрите.
Это - водоросли, я думаю, они сине-зеленые, несмотря на то, что желто-оранжевые
Мы еще раз дружно приняли сероводородные ванны…
А это - наша компания в интерьере избы - гостиницы.
9 апреля
Горячий - Багдарин - Чита
.
Вездеход - хорошо,
Cruiser - хорошо, а УАЗик лучше
… А потом собрались и в 11 часов отправились в обратную дорогу, предварительно сделав коллективный снимок у самой горячей лужи, в которой легко можно сварить яйца.
Штатив пригодился
Одно место - маленький брод через ручей стало небольшим препятствием, впрочем легко преодолимым.
Пиромания защитников леса достигла апогея. Едем, дышим свежим дымом, любуемся реальной плазмой…
С не реальной (жидкой) «плазмой» будем иметь дело скоро, когда доедем до зимовий Шуринды. Не выяснил точно откуда название, наверное так зовется ручей - приток Ципы, где проходит лесная дорога для тяжелых «Уралов», перевозящих грузы старателям. Но это не сильно интересно. А любопытно то, что на ручье есть талик с теплой водой (примерно +40 градусов), где тоже можно купаться, только ямку для ванны копать придется.
Шуринда. Здесь тоже можно купаться
На Шуринде мы тормознулись, чтобы пообедать. Получилось весело! Время 13 часов.
Как видите, для веселья все идет в ход: и чай, и горчица в банке, и лапша «Ролтон», и 40-градусная вода. Результат налицо - лица у всех веселые:
Лёша "Бешеный"
Михалыч "Упорный"
Максим
Коля
Егор
А это я
17:15. Между Ципиканом и Багдарино, немного не доехав до перевального бурхана на Лешином Круизере оторвался второй амортизатор. Теперь нужно искать СТО в Багдарине. Зато УАЗик прет как танк.
Проезжая бурхан, я каждый раз его фотографирую.
Характер и состав подношений местным духам между прочим, с временами меняется. Теперь в цене нефрит. Не знаю, как ценят его местные духи, но в Китае этот камень очень дорог, и ради экспорта в Поднебесную в Забайкалье и Бурятии последние лет 10-20 делаются очень серьезные деньги очень серьезными людьми с очень солидной техникой, охраной, вооруженной автоматами Калашникова. Один речной валун весом 3-4 кг может стоить 10- 20 тыс. долларов и даже больше. А другой образец может не стоить и ни копейки - все зависит от качества камня. Ясно, что хороший нефрит не положат на бурхан, такого подарка не достоин ни один бог на свете.
Много нефрита по Ципе. Из-за этого некогда очень популярная у туристов-сплавщиков река превратилась в пристанище для всяких личностей, заполонивших все косы и берега. Эти личности зачастую можно назвать «подозрительными» или даже попросту «сбродом». Поэтому туристы стали опасаться ехать на сплав по Ципе.
Но я отвлекся. Мы едем дальше, в Багдарин, и нам нужна сварка.
На поиски СТО и на ремонт ушло часа два или больше. Автомастерская была закрыта, но Михалыч знаком с хозяином, и нас пустили чиниться.
Когда все закончили с ремонтом, на дворе уже наступила темень.
Около полуночи устроили себе ужин в Романовке, в столовой, которая к моему удивлению работала.
А до Читы добрались только к 5 утра (уже по нашему местному времени). … И я сразу свалился спать, и думал, что мне понадобится три дня… Ну да, я с этого и начал свой рассказ, можно уже не повторяться.
Что важного я забыл сказать, чем закончить?... Ну, можно так: «Домой мы привезли много впечатлений, усталости и некоторое количество неиспользованной «огненной жидкости» -- воды в пятом физическом состоянии.
p.s. Просьба к участникам рейда и ко всем читателям: Если вы заметили орфографические, географические, технические, политические, морально-этические или другие ошибки, прошу прямо и честно мне на них указать .
В старой доброй формуле H2O, казалось бы, не заключено никаких тайн. Но на самом деле вода – источник жизни и самая известная жидкость в мире – таит в себе множество загадок, неподвластных даже ученым. Пять самых известных «странностей» воды – перед вами.
1. Горячая вода замерзает быстрее холодной
Возьмем две емкости с водой: в один нальем горячую, а в другой - холодную воду. Поместим их в морозильную камеру. Емкость с горячей водой замерзнет быстрее, чем с холодной, хотя по логике вещей, первой должна была превратиться в лед емкость с холодной водой: ведь горячей надо сначала остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, а холодной остывать не надо. Почему же так происходит?
В 1963 году ученик старших классов Эрасто Б. Мпемба заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Учитель физики, с которым юноша поделился открытием, поднял его на смех. К счастью, ученик оказался настырным и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его правоту. Теперь феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его разницей в переохлаждении, испарении, формировании льда и т.д.
2. «Сверхохлаждение» предотвращает формирование льда
Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении ее до нуля градусов по Цельсию… за исключением тех случаев, когда этого не происходит! «Сверхохлаждение» – это склонность воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания. Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. Именно поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как «сверхохлажденная» вода в одно мгновение превращается в лед. Убедитесь сами - смотрите ролик на нашем сайте.
3. «Стекловидная» вода
Быстро, не задумываясь, скажите, сколько различных состояний есть у воды? Вы сказали, три? Твердое, жидкое, газообразное? А вот и нет. Ученые выделяют как минимум 5 состояний «жидкой» воды и 14 состояний льда. Помните разговор про сверхохлажденню воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C самая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед. А ВТО же произойдет при дальнейшем понижении температуры? При -120 °C лед становится тягучим, как патока, а при -135 °C и ниже он превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество с отсутствием кристаллов.
4. Квантовое число воды
На молекулярном уровне воде есть чем удивить ученых. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: было обнаружено, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода. Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10 в минус 18 степени секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула воды из привычной Н2О превращается в Н1,5О!
Что такое одна аттосекунда, спросите вы? Это время, за которое свет проходит расстояние, сравнимое с размерами молекулы воды.
5. Есть ли у воды память?
Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что слабый раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм и сохранить свойства раствора первоначальной концентрации, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не остается ничего, кроме молекул воды. Приверженцы гомеопатии как метода лечения объясняют этот парадокс коцепцией под названием «память воды». В 2002 году международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис из Королевского университета в Белфасте, ранее критиковавшая принципы гомеопатии, заявила о том, что ей удалось доказать реальность эффекта «памяти воды» Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Дискуссия о феномене «памяти воды» продолжается.
У каждого вещества, которое существует в природе, имеется . Разогретое до невероятных температур вещество любого вида может перейти в плазму, но не . Пожалуй, это одно из тех веществ, которые отличаются по своей природе. Что же можно сделать с жидкостью, чтобы получить таинственное четвертое состояние, которое отличается от плазмы?
В поисках неизведанного
Так называемое таинственное состояние воды – это открытая много лет назад Дерягиным уникальная жидкость, которая по своим физическим свойствам похожа на любые другие вещества. То есть, когда температура опускается до 0 градусов и ниже, ее плотность падает. По сути, ее можно было бы назвать молекулярной водой, но это слишком серьезное упрощение, которое на самом деле не дает точного ответа на вопрос о том, почему происходит такое явление.
Как же образуется ? Необычные природные явления натолкнули ученых на мысль о том, что существуют особые условия, при которых жидкость остается жидкостью даже при минусовой температуре. Что же для этого нужно было сделать в естественных условиях? Где-то в пределах Полярного круга (и даже чуть севернее) существует явление облачности на большой высоте. Если на средних широтах и южнее облака не поднимаются выше 10 километров, тогда как на севере серебристые облака находятся выше 80 километров. Это очень высоко, но ведь тогда получается, что вода может существовать и при отрицательных температурах.
Удивительная несостыковка
Откуда появился этот теоретический парадокс? Агрегатное состояние меняется при достижении водой температуры в 0 градусов. А облака, которые плавают на высоте 10 километров, все еще находятся в зоне положительной температуры. На высоте, где были обнаружены легкие серебристые облака, не существует даже зон с положительной температурой. Близость космического пространства и отдаленность от поверхности Земли, которая отражает тепло, усиливает отрицательные температуры. Причем облака – это не кристаллы льда, а капли воды, но настолько маленькие, что трудно сразу же сказать, в каком виде они находятся. И в итоге получается, что агрегатное состояние не меняется при низких температурах в верхних слоях атмосферы.
Необычное явление изучал Дерягин. Он проводил опыты в искусственно созданных условиях, поскольку в то время, когда он начал изучение, долететь до 80-километровой высоты было слишком накладно для изучения жидкости. Поэтому была использована камера Дюара. В ней располагался термометр, капилляр (очень тонкая трубка из стекла), а также большая основная камера. Это устройство работало следующим образом: при откачке воздуха температура падала, образовывался конденсат, а та его часть, которая оседала в капилляре, представляла собой воду второго типа, дерягинскую воду. То есть, то самое четвертое состояние.
Изменение плотности
В итоге получилось, что состояние новой воды, полученной в лаборатории, отличается по своим физическим параметрам от обычной жидкости. И график, показывающий изменение плотности в зависимости от температуры, больше не выглядел, как гипербола. Это была классическая прямая линия, которая пересекала график строго в точке (0; 0). Таким образом, новая вода могла существовать при минусовой температуре, не переходя в лед. Но можно ли получить не только капли, но и полноценную жидкость?
Что мы знаем о воде? То, что она при определенных температурах может переходить из одного состояния в другое, причем эти жидкое состояние – промежуточное. И его жидкость может спокойно миновать, переходя из состояния льда в состояние пара. – удивительная жидкость. Ведь есть еще очень много разнообразных моментов, которые до сих пор не были изучены. Впрочем, поговорить о том, что такое вода, стоит более подробно даже в том случае, если вы полностью уверены в своих знаниях.
Экспериментальная вода
Неужели вы никогда не слышали о ней? Вероятно, еще придется услышать, потому что в настоящий момент проводится еще один этап испытаний и экспериментов, связанных с данной водой. Ответ на то, какие агрегатные состояния воды еще существуют в природе, давать пока что рано. Ведь не так давно думали, что их всего три, а оказалось, что больше. Все же, исследования проводились не зря.
Да и вообще, можно гордиться тем, что начаты они были в России. К сожалению, в определенный момент их свернули и ответ не был найден. Но зато тот факт, что теперь известно уже не три, а четыре состояния воды, показывает, что мир не исследован до конца. Кстати для тех, кто полагал, что состоянием будет плазма, скажем, что из воды плазму сделать практически невозможно. Но все же, кто знает, когда наука вновь повернется в другую сторону и невозможное опять будет реальным.
Что будет дальше?
Ответ мы узнаем только когда открытие будет сделано. А пока что даже подвергается серьезным исследованиям. Ведь он рассеивает свет необычным способом, иначе как обычный человек мог бы объяснить тот факт, что противотуманные фары существуют параллельно с обычными? Более того, сама вода оригинальна. Подумать только, что ее физические свойства отличаются от свойств обычных жидкостей. И это притом, что вода существует как на Земле, так и в космосе, правда, в молекулярном состоянии, отчасти похожем на газообразное.
Какое место было точкой рождения воды? И все ли три состояния появились одновременно или вода тоже эволюционировала? Ответ пока не дан, узнать обо все этом вряд ли удастся скоро, но зато ученые выяснили, что вода на самом деле существует как в космосе, так и на других планетах. Поэтому, если взяться как следует за изучение воды, наверняка можно будет узнать очень много интересного и нового. Но этот ответ пока что лишь тайна.