Лёд — минерал с хим. формулой H2O , представляет собой воду в кристаллическом состоянии.
Химический состав льда: Н – 11,2%, О – 88,8%. Иногда содержит газообразные и твердые механические примеси.
В природе лёд представлен, главным образом, одной из нескольких кристаллических модификаций, устойчивой в интервале температур от 0 до 80°C, имеющей точку плавления 0°С. Известны 10 кристаллических модификаций льда и аморфный лёд. Наиболее изученным является лёд 1-й модификации — единственная модификация, обнаруженная в природе. Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного и др.), а также в виде снега, инея и т.д.
В условиях Земли при давлении в 1 атм. пресная вода замерзает при температуре 0°С. Излучая в пространство часть своей энергии молекулы воды становятся неподвижны и образуют твёрдое вещество – лёд.
Чтобы лёд образовался молекулы воды должны рассеять в окружающем пространстве значительное количество энергии, соответственно при таянии лёд поглощает такое же значительное количество энергии. Благодаря этому значению перепад температур между временами года в присутствии воды/льда не такой резкий.
Лёд способен “запасти холод”, этим свойством пользовались когда не было холодильников, лёд добывали на реках и хранили на нём продукты в течение года в специальных помещениях.
Находясь в плотном контакте с различными материалами, лёд способен образовывать тонкую прослойку воды даже при отрицательных температурах. Благодаря этой особенности возможно скольжение по поверхности (на коньках, лыжах). Это свойство со снижением температуры уменьшается и при температурах ниже 40 скольжение прекращается, как при движении по песку или камню.
Лёд обладает ограниченной теплопроводностью, по этой причине под слоем льда вода остаётся жидкой и может сохранять положительную температуру. Это важно для животных и растений зимующих в воде.
Если лёд не нагревается извне он сохраняется очень длительное время даже в вакууме. Кометы, состоящие из льда и минералов способны находиться в межзвёздном пространстве миллиарды лет. На сегодня считается что воду на Землю доставили кометы на очередном этапе её формирования.
При нагревании лёд способен испаряться минуя жидкую фазу. Так разрушаются кометы вблизи Солнца. По этой причине в мороз высыхает одежда.
Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики.
Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей
Политикой в отношении файлов cookie
На севере нашей страны уже наступила зима и местные жители принялись за заготовку свежего льда. На речках, целыми бригадами собираются мужчины, размечают, пилят и достают лед. Можно подумать, что делают это они для строительства ледяных фигур или хоз построек, но на самом деле все значительно проще.
Заготовка льда перед зимой, это традиционный способ заготовки чистой пресной воды на всю продолжительную зиму и создания “самодельных” холодильников для собственных нужд. Заготовка льда уже началась с начала ноября и с самого утра, мужчины собираются в небольшие группы. Выбирают свой участок для заготовки и начинают пилить лед на небольшие кубы. Обычно, несколько артелей объединяются после подготовки необходимого материала и прорубают небольшой коридор вдоль реки, для возможности подтянуть тяжелые глыбы ближе к берегу. В случае, когда лед уже окреп и появляется возможность подъехать к участку заготовки на машине или санях, время извлечения значительно снижается.
По старинке, заготовка льда осуществляется на сани запряженные оленями или ездовыми собаками. Сами служат еще и как отличный рычаг для извлечения льда на поверхность. Лед нарубают небольшими прямоугольными кусками, удобными для переноски и погрузки. Здесь же стоит учитывать, что вес льда довольно большой. Сама заготовка осложняется низкой температурой приближающейся к -25/-30 градусам.
Заготовленный лед поставляют под заказ в различные поселки, находящиеся в дали от водных артерий. На данный момент стоимость 1 куба льда составляет около 1 тысячи рублей согласно объявлениям на общедоступных ресурсах.
Речной лед заготавливают всего 2 раза в год, тогда, когда его толщина достигнет 20-30 см. Это оптимальный вариант, потому как если он станет толще, то его будет сложно нарубить и поднять вручную на верх. А если толщина меньше этих показателей, то существует опасность провалиться под лед во время заготовки.
Второй раз за год, появляется возможность заготовить лед и пополнить запасы лишь весной. Когда наступает тепло и толщина льда сокращается до оптимальных. В зимний период лед тоже можно попробовать взять, но в данном регионе, среднесуточные температуры могут опускаться ниже -45 градусов.
Растопленный заготовленный лед – это один из самых удобных, простых и дешевых источников пресной воды в регионе. А если учитывать, что в большинстве населенных пунктов крайнего севера отсутствует центральное водоснабжение, то еще и единственный способ получения пресной воды. Кроме того, местные жители используют его как холодильник. Перед весной, весь заготовленный лед спускают в специальные кладовые, в которых обкладываются стенки и даже в летнюю жару, температура внутри не поднимается в положительное значение.
Лед – это вода, но в твёрдом состоянии, это одно из наиболее странных, соблазнительных и завораживающих веществ в природе. Он всегда полон противоречий и загадок, разгадать которые до конца пока не удалось никому. Лед на первый взгляд прозрачен, но способен сиять всеми цветами радуги. Он способен разрушить камень или утопить корабли, и в то же время умеет исчезать (таять) буквально в считанные секунды. Он принимает самые разнообразные и причудливые формы – от маленькой снежинки до ледников весом в миллионы тонн, которые являются одной из самых разрушительных сил природы. Известно более 15 структурных модификаций льда. Лед есть и в космосе, и на Земле. Давайте попробуем разобраться, как можно использовать лёд и что нужно знать о нём и связанных с ним физических явлениях.
Человек перемещается по поверхности Земли или пешком, или при помощи наземного транспорта: автомобиль, автобус, трамвай, поезд и так далее. Самое удивительное, что определяющей силой, благодаря которой происходит движение в обоих случаях, является сила трения. Эта сила согласно закону Амонтона-Кулона равна произведению коэффициента трения на силу нормального давления, с которой ноги человека или колеса транспорта действуют на поверхность движения:
В зимнее время все дороги, как правило, покрыты снегом, а иногда наблюдается и гололед, что существенно уменьшает коэффициент трения, помогающий нам в движении. В частности, коэффициент трения шин автомобиля уменьшается практически в два раза. Это приводит к значительному уменьшению устойчивости автомобиля на дороге, что может привести к заносу. Поэтому в зимнее время при движении по заснеженной или покрытой льдом дороге необходимо использовать специальную зимнюю резину, а для усиления еще и шипованную. Аналогичная ситуация происходит при движении человека пешком. Поэтому для предотвращения непредвиденных падений рекомендуется использовать обувь с профильной и прорезиненной подошвой, а ходить лучше по дороге, посыпанной песком, который в несколько раз увеличивает силу трения.
С другой стороны, благодаря льду и снегу, которые имеют очень маленький коэффициент трения, существую такие виды спорта, как фигурное катание, хоккей, лыжные и конькобежные виды спорта, бобслей, сноуборд и т.д. Для того чтобы было хорошее скольжение, коньки должны иметь специальную форму и быть хорошо заточенными. Кроме того, высокое давление, которое оказывают коньки на лед, превращает поверхностный лед в воду, что существенно увеличивает скольжение. После того как коньки перестали давить на лед, образовавшаяся вода опять замерзает и превращается в лед. Чтобы увеличить скорость движения на лыжах, в зависимости от погоды и состояния снега, необходимо использовать специальные мази, увеличивающие скольжение на концах лыж и увеличивающие трение по центру для лучшего отталкивания.
Образование льда из воды может происходить совершенно необычно, если взять пластиковую бутылку с водой, охлажденной до 00С, и с силой поставить ее на стол, то вода начнет превращаться в лед, причем это будет происходить буквально на наших глазах. Аналогичное явление будет происходить, если в сосуд с охлажденной до 00С водой бросить кусок льда. Так можно быстро превратить достаточно холодную воду в лед.
Вода – единственное вещество, плотность которого в твердом состоянии меньше, чем в жидком. Молекулы воды хотя и близко расположены, но слабо связаны друг с другом, связи между ними постоянно создаются и разрушаются. При охлаждении до 00С связи быстро стабилизируются, создавая гексагональную решетку – ледяной кристалл, в котором молекулы воды находятся на большем расстоянии, чем в жидком состоянии. Поэтому плотность льда меньше, чем воды. Другие вещества этим свойством не обладают, что видно из следующей таблицы:
Это уникальное свойство льда позволяет ему плавать на поверхности воды, что мы и можем наблюдать весной во время ледохода на реках. Однако здесь таится и опасность: если наполнить какой-либо сосуд водой и охладить его 00С, то вода начнет превращаться в лед. Так как плотность льда меньше плотности воды, то одинаковое по массе количество льда занимает больший объем, чем вода. Учитывая, что прочностные характеристики льда достаточно высокие, лед просто может разрушить тот сосуд, в котором он находится. Важно знать, что объем льда при этом будет на 9% больше, чем воды. Зимой существует опасность, что замерзшая в засорившихся трубах водоснабжения вода может их разорвать. Поэтому эти трубы необходимо утеплять, чтобы температура в них не опустилась до 00С.
Именно благодаря тому, что плотность льда меньше плотности воды, она начинает замерзать сверху, а не снизу, защищая тем самым обитателей мирового океана от переохлаждения. Иначе жизнь на Земле в том виде, каком мы ее знаем, вообще могла бы не появиться. По этой же причине на поверхности воды плавают айсберги – огромные глыбы льда, представляя серьезную опасность для кораблей, потому что подводная часть айсберга намного больше видимой надводной. Это можно объяснить тем, что плотность воды не намного меньше плотности льда. Поэтому чтобы сила Архимеда уравновесила силу тяжести, айсберг должен почти полностью быть погружен в воду.
Средний айсберг имеет массу m= 20 000 000 000 кг. Давайте рассчитаем массу подводной и надводной части. Для этого необходимо учесть, что если айсберг плавает, то сила Архимеда по модулю равна силе тяжести:
– масса и объем надводной части,
– масса и объем подводной части,
– плотность льда,
– плотность воды,
– ускорение свободного падения. После несложных математических преобразований получаем:
Таким образом, масса и объем надводной части более чем в 11 раз меньше подводной части.
По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачи:
- Рассчитайте максимальное ускорение, с каким может двигаться автомобиль по сухому асфальту и гладкому льду. Коэффициент трения скольжения шин автомобиля по сухому асфальту равен 0,5, а по гладкому льду – 0,25. Сравните полученные результаты.
- В воде плавает ледяной конус, высота которого 2 м, а радиус основания 1 м. Рассчитайте высоту надводной части конуса. Плотность воды 1000 кг/м3, плотность льда 917 кг/м3.
Соосновательница производства пищевого льда Евгения Сорокина много лет работала в продажах и развитии бизнеса — инвестиционные проекты, коворкинги, стартапы.
«Я всегда шутила, что хочу завод, — мне очень нравится делать что-то ощутимое. Поработать с пока не востребованным продуктом, рассказать о нем, сделать это красиво и создать качественный лед — это же так увлекательно и интересно!» — говорит она. Так Евгения стала одной из основательниц компании «Завод льда».
Она рассказала нам об особенностях производства, формировании новых потребительских привычек и ценностях бренда.
Возможно, это не совсем очевидно, но причин множество. Конечно, первое, что приходит в голову — охлаждение напитков.
Но лед нужен и в кулинарии. Например, для выпечки хлеба, чтобы выровнять температуру в духовке, или для смузи — настоящий смузи делают на льду, а не на воде. А если вы разогреваете кашу или, например, рис в микроволновке, положите сверху на тарелку кусочек льда — тогда крупа не будет сухой.
Лед помогает в жару не только людям, но и животным. Когда я ухожу из дома, кладу коту лед в миску с водой. Лед постепенно тает, а вода дольше остается прохладной.
Профессиональные спортсмены после тренировок лежат в ванне со льдом — резкая смена температур помогает мышцам быстрее восстановиться после упражнений. Мы планируем регулярно поставлять лед в спортивные клубы. Кроме того, лед используют в косметологии — как дома, так и в клиниках. Но важно делать это правильно, и мы будем рассказывать об этом нашей аудитории.
Это только самые очевидные примеры — и все равно список получился объемным.
Мы хотим рассказать покупателям о новом продукте и сформировать потребительскую привычку покупать лед.
Я больше десяти лет занимаюсь развитием бизнеса в сегментах B2B и B2C. В прошлом пять лет отвечала за коммерческое развитие и имидж площадки DI Telegraph, участвовала в проектах «Коллектив» и «Виртуальный маркетолог Макс», несколько лет поддерживаю небольшое семейное деревообрабатывающее производство.
Основным направлением всегда было создание продукта, привлечение спонсоров и инвестиций, продажи — мне это нравится. Сейчас мне чуть больше тридцати, у меня достаточно опыта в разных сферах — самое время начинать что-то свое.
В феврале прошлого года я встретилась с Еленой Ордовской-Танаевской. Елена всегда работала в ресторанной сфере — у нее есть кейтеринговая компания Via Delle Rose Catering, она бывшая совладелица нескольких франшиз KFC в России. Мы обсуждали текущие дела и планы, и я рассказала, что давно думаю о собственном проекте. Елена спросила, что именно мне интересно, я ответила: «FMCG и заводы». Так мы начали сотрудничать.
Партнерство, на мой взгляд, — основа бизнеса. Один человек не может все делать сам. Людям с экспертизой в разных областях нужно объединяться — только тогда получается качественный продукт. Я работаю и живу по этому принципу — вдвоем можно сделать во много раз больше, чем в одиночку. Сама идея и цель нашего бизнеса — коллаборация, поиск и реализация обоюдных интересов.
Вместе мы начали анализировать разные сферы рынка, чтобы понять, во что могли бы инвестировать. В какой-то момент Елена обратила внимание на нехватку пищевого льда — занимаясь кейтерингом, она не раз столкнулась с этой проблемой.
Сначала мы хотели масштабировать бизнес одной из работающих компаний, но в процессе переговоров поняли, что условия нам не подходят. На тот момент к нам уже присоединилась Ольга Трошина, наш третий партнер. Ольга 13 лет работает с инвестиционными проектами в сфере жилой и коммерческой недвижимости в России и Европе. Именно она поддержала нас, чтобы мы начали собственный проект. Мы собрались втроем и приняли решение открыть «Завод льда». Нас поддерживают наши друзья — в секторах маркетинга, финансов, дизайна, копирайтинга.
Упаковка готового льда
У нас в стране нет рынка льда, нет лидера и нет потребительской привычки покупать лед. Мы проанализировали поведение потребителей в России и Европе.
В Европе пищевой лед — продукт абсолютно привычный, он появился в магазинах в 2006 году. В Европе только три процента покупателей делают лед самостоятельно, в России — 70%.
Как я уже сказала, в России нет лидера рынка. Все наши — не могу назвать их конкурентами — соратники, с которыми мы развиваем новое пищевое направление, работают преимущественно с HoReCa. Рынок B2C, можно сказать, только зарождается, и у «Завода льда» есть все шансы стать лидером.
Анализ показал, что влияет на рост отрасли. Первое — тренд на потребление домашних коктейлей. Например, в конце 2021 года количество магазинов сети «Винлаб» увеличилось на тысячу, масштаб компании вырос более чем на 50% за год. Объем продаж увеличился на 31,9%, средний чек — на 8,3%. Это открытые цифры.
Второе — пандемия буквально взорвала рынок доставки продуктов. В Москве и Московской области доставка работает с 07:00 до 23:00, а ее скорость — от пяти до 40 минут.
Большинство россиян впервые увидели виски со льдом в голливудских фильмах. Чем больше люди ходили в кино, тем отчетливее у них формировалась иллюстрация яркой жизни. Я привожу этот пример, потому что наши опросы показали — люди, которые покупают лед домой, чаще говорят, что живут насыщенно. Я могу сказать, что эти люди более открыты и любознательны, уважают себя и окружающих, занимаются спортом, заботятся о здоровье, готовят дома. Почти у всех есть дети, или они влюблены. Можем с уверенностью сказать, что лед покупают счастливые люди, — результаты опроса получились очень интересными.
Потребительская привычка покупать лед еще не сформировалась — половина опрошенных делают лед самостоятельно и даже не подозревают, что его можно купить. При этом домашний лед им не нравится: он быстро тает, впитывает запахи из холодильника, его всегда недостаточно.
После опроса мне удалось определить наши маркетинговые задачи и нарисовать матрицу ценностей. В ее основе — уважение, а уважение — это высокое качество. Высокое качество означает безопасность и доверие. Также наши ценности — экологичность, здоровье и красота.
Самое важное: лед — это впечатления. Мы должны удивить, поддержать и вдохновить своего покупателя. Мы будем это делать с помощью расширения нашего ассортимента — за счет красивой упаковки, рецептов коктейлей на ней, Telegram-канала, который у нас обязательно будет. Канал мы создаем вместе с командой барменов, которые курируют лучшие заведения Москвы. Они будут рассказывать, как готовить коктейли. Я ни в коем случае не хочу аффилировать нашу компанию только с алкогольными коктейлями — мы совсем не только про это. Но для привлечения аудитории такой инструмент нам интересен.
С первого взгляда кажется, что заморозить лед дома просто — нужно только заполнить форму водой из-под крана. Но водопроводная вода часто непригодна для питья, нужно использовать фильтр или бутилированную воду.
Вода влияет не только на вкус и качество льда, но и на то, с какой скоростью он тает. Мы производим лед из питьевой воды высшего качества, которая проходит много этапов очистки. Для этого мы используем мощный фильтр — аналогичные применяют при производстве продуктов для детей. Наши сотрудники не касаются льда руками — заморозка и упаковка полностью стерильны и автоматизированы.
Благодаря всему этому наш лед тает на 70% дольше, чем тот, что произведен домашним способом. Это важно, ведь лед в напитках нужен не только для охлаждения, хотя это, конечно, его основная функция. Лед добавляют, чтобы подчеркнуть и раскрыть вкус — без охлаждения коктейли и лимонады будут совсем другими.
Один из элементов нашей матрицы ценностей — экологичность. Мы сделали выбор в пользу энерго- и водосберегающего производства. Для заморозки и упаковки одной пачки льда нужно всего 10 минут. Именно скоростной способ производства позволяет сократить расход электричества. Мы используем большие льдогенераторы, наша производственная мощность — более 400 000 килограммов льда в месяц.
Льдогенераторы бывают водяного и воздушного охлаждения. Мы отдали предпочтение водосберегающему производству и выбрали оборудование второго типа. Например, с водяными льдогенераторами нужно потратить 15 тонн воды, чтобы сделать пять тонн льда.
Также мы выбирали технику с функцией самоочищения, она сделана из нержавеющей стали. Упаковка, которую мы используем, создается из материалов вторичной переработки — это тоже было важно для нас.
Схема производства (справа налево): система фильтрации воды, льдогенераторы, конвейерная линия, упаковочная машина.
Я всем рекомендую работать напрямую с логистическими компаниями той страны, из которой вы заказываете оборудование. Мы сотрудничали с китайской компанией. С коммуникацией не было никаких проблем, но пришлось повозиться с документами: контракты китайских компаний очень простые, в них не прописано много важных деталей. Если бы мы не исправили контракты, на таможне возникли бы вопросы — плюс неизвестно, как долго груз стоял бы на границе. Но мы все подготовили до того, как груз вышел из Китая, и привезли оборудование на завод за 16 дней. При этом мы заплатили почти на 40% меньше, чем если бы работали с российской компанией.
Мы внесли 30% предоплаты за оборудование в январе 2022-го. В середине марта мы должны были отправить второй транш, но курс доллара резко вырос. Мы сразу перевели все контракты в юани и дождались падения курса, купив оборудование в самый последний момент. Так нам удалось сэкономить, потому что если бы мы стали менять доллары, то потеряли бы много денег.
Отдельной проблемой стал поиск инженера, который сможет настроить оборудование. Мы заключили контракт с инжиниринговой компанией до того, как приехала техника, предварительно серьезно готовились и переводили инструкции. Инженер приехал и решил, что не справится, хотя всю документацию мы прислали заранее. Так я поняла, что такое быть предпринимателем — ты остаешься с бизнесом один на один. Нам отказало около десяти компаний. Большинство специалистов, которые настраивают оборудование, работают с какой-то определенной маркой. Не все готовы разбираться и тратить время даже за деньги.
Поэтому три разных инженера запускали разное оборудование, дополнительно происходила наладка, чтобы все работало синхронно.
Запуск производства — это множество параллельных процессов: и анализ воды, и подготовка технического проекта, и получение разрешений на работу, и другие вещи.
Нас очень подвел завод по производству упаковки из Подольска: в августе не сдали оплаченную пленку — и так подряд три 400-килограммовых партии брака. Поэтому лучше работать параллельно с несколькими подрядчиками. Самое важное — найти людей, за которыми не придется переделывать, и которые готовы брать на себя ответственность.
Первая цель, которая сейчас стоит перед нами, — загрузить производство в Москве, освоить питерский рынок и найти площадку для производства в Сочи, сейчас мы как раз погружены в этот процесс.
Мы подписали контракт с одним из сервисов доставки продуктов и уже отгрузили первую партию товара. Подписываем договоры и с другими компаниями — будем работать через винный и продуктовый ритейл, потому что у коллег из этого сегмента уже есть готовые инструменты продаж. Это и доставка, и удобная оплата. Все-таки лед — такой продукт, который покупают в дополнение к чему-то.
Еще в ближайшее время мы выпустим первые на российском рынке стаканчики со льдом — это абсолютно новый формат, их можно будет купить в каждом киоске с мороженым. Летом с их помощью можно будет легко и быстро охладить воду или любой другой напиток до комфортной температуры. Например, вы хотите выпить холодный лимонад — покупаете стаканчик со льдом, покупаете любой лимонад в бутылке или банке на ваш вкус и переливаете напиток в стаканчик со льдом.
Кроме того, мы обсуждаем создание и продажу франшизы, потому что лед дарит людям впечатления. Нас вдохновляет идея, что мы сможем подарить положительные эмоции людям по всей стране, а не только в нескольких городах.
Я абсолютно уверена, что потребители хотят получать информацию не только о распродажах — они готовы включиться в коммуникацию. Поэтому важно, чтобы бренд отражал интересы людей разных возрастов и взглядов.
Я не хочу, чтобы лед покупали представители только какой-то одной социальной группы. Я хочу, чтобы наш продукт покупали и студенты для охлаждения напитков, и моя бабушка, чтобы приготовить шоколадный пудинг, потому что он охлаждается только на льду. Я хочу, чтобы спортсменам наш лед помогал восстанавливаться после тренировок, а косметологи использовали его во время процедур.
Мы заботимся о том, чтобы лед был представлен во всех продуктовых (и не только) доставках Москвы. Это и есть инклюзивность, когда каждый человек может купить продукт, когда бренд создает контент для всех, а не только для молодежи или мужчин, которые любят виски.
КЛАССИФИКАЦИЯ
Лёд образуется в основном в водных бассейнах при понижении температуры воздуха. На поверхности воды при этом появляется ледяная каша, сложенная из иголочек льда. Снизу на неё нарастают длинные кристаллики льда, у которых оси симметрии шестого порядка размещаются перпендикулярно к поверхности корочки. Соотношения между кристаллами льда при разных условиях образования показаны на рис. Лед распространен всюду, где имеется влага и где температура опускается ниже 0° С. В некоторых районах грунтовый лед оттаивает только на незначительную глубину, ниже которой начинается вечная мерзлота. Это так называемые районы вечной мерзлоты; в областях распространения многолетнемерзлых пород в верхних слоях земной коры встречаются так называемые подземные льды, среди которых различают современный и ископаемый подземный лёд. Не менее 10% всей площади суши Земли покрывают ледники, слагающая их монолитная ледяная порода носит название ледниковый лёд. Ледниковый лёд образуется в основном из скопления снега в результате его уплотнения и преобразования. Ледниковый покров занимает около 75% площади Гренландии и почти всю Антарктиду; самая большая мощность ледников (4330 м.) – установлена близ станции Бэрд (Антарктида). В центральной Гренландии толщина льда достигает 3200 м.
Месторождения льда общеизвестны. В местностях с холодной долгой зимой и коротким летом, а также в высокогорных районах образуются ледяные пещеры со сталактитами и сталагмитами, среди которых наиболее интересными являются Кунгурская в Пермской области Приуралья, а также пещера Добшине в Словакии.
В результате замерзания морской воды образуется морской лёд. Характерными свойствами морского льда являются солёность и пористость, которые определяют диапазон его плотности от 0,85 до 0,94 г/см3 . Из-за такой малой плотности льдины возвышаются над поверхностью воды на 1/7-1/10 своей толщины. Морской лёд начинает таять при температуре выше -2,3° С; он более эластичен и труднее поддается раздроблению на части, чем лёд пресноводный.
СВОЙСТВА
Лёд бесцветен. В больших скоплениях он приобретает синеватый оттенок. Блеск стеклянный. Прозрачный. Спайности не имеет. Твердость 1,5. Хрупкий. Оптически положительный, показатель преломления очень низкий (n = 1,310, nm = 1,309). В природе известны 14 модификаций льда. Правда, все, кроме привычного нам льда, кристаллизующего в гексагональной сингонии и обозначающегося как лёд I , образуются в условиях экзотических — при очень низких температурах (порядка -110150 0С) и высоких давлениях, когда углы водородных связей в молекуле воды изменяются и образуются системы, отличные от гексагональной. Такие условия напоминают космические и не встречаются на Земле. Например, при температуре ниже –110 °С водяные пары выпадают на металлической пластине в виде октаэдров и кубиков размером в несколько нанометров — это так называемый кубический лед. Если температура чуть выше –110 °С, а концентрация пара очень мала, на пластине формируется слой исключительно плотного аморфного льда.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Пласты арктического льда
В природе лёд – очень распространенный минерал. В земной коре существует несколько разновидностей льда: речной, озёрный, морской, грунтовый, фирновый и глетчерный. Чаще он образует агрегатные скопления мелкокристаллических зерен. Известны также кристаллические образования льда, возникающие сублимационным путем, т. е. непосредственно из парообразного состояния. В этих случаях лед имеет вид скелетных кристаллов (снежинки) и агрегатов скелетного и дендритного роста (пещерный лёд, изморозь, иней и узоры на стекле). Крупные хорошо огранённые кристаллы встречаются, но очень редко. Н. Н. Стуловым описаны кристаллы льда северо-восточной части России, встреченные на глубине 55—60 м. от поверхности, имеющие изометрический и столбчатый облик, причем длина наибольшего кристалла равнялась 60 см., а диаметр его основания — 15 см. Из простых форм на кристаллах льда выявлены только грани гексагональной призмы (1120), гексагональной бипирамиды (1121) и пинакоида (0001).
Ледяные сталактиты, называемые в просторечии “сосульки”, знакомы каждому. При перепадах температур около 0° в осенне-зимние сезоны они растут повсеместно на поверхности Земли при медленном замерзании (кристаллизации) стекающей и капающей воды. Они обычны также в ледяных пещерах.
Ледяные забереги представляют собой полосы ледяного покрова из льда, кристаллизующегося на границе вода-воздух вдоль краёв водоёмов и окаймляющие края луж, берега рек, озёр, прудов, водохранилищ, и тп. при незамерзающей остальной части водного пространства. При их полном срастании на поверхности водоёма образуется сплошной ледяной покров.
Лёд образует также параллельно-шестоватые агрегаты в виде волокнистых прожилков в пористых грунтах, а на их поверхности – ледяные антолиты.
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Кристаллическая структура льда
Кристаллическая структура льда похожа на структуру алмаза: каждая молекула Н20 окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, находящимися на одинаковых расстояниях от нее, равных 2,76Α и размещенных в вершинах правильного тетраэдра. В связи с низким координационным числом структура льда является ажурной, что влияет на его плотность (0,917). Лед имеет гексагональную пространственную решётку и образуется путём замерзания воды при 0°С и атмосферном давлении. Решётка всех кристаллических модификаций льда имеет тетраэдрическое строение. Параметры элементарной ячейки льда (при t 0°С): а=0,45446 нм, с=0,73670 нм (с — удвоенное расстояние между смежными основными плоскостями). При понижении температуры они меняются крайне незначительно. Молекулы Н20 в решётке льда связаны между собой водородными связями. Подвижность атомов водорода в решётке льда значительно выше подвижности атомов кислорода, благодаря чему молекулы меняют своих соседей. При наличии значительных колебательных и вращательных движений молекул в решётке льда возникают трансляционные соскоки молекул из узла пространственной их связи с нарушением дальнейшей упорядоченности и образованием дислокаций. Этим объясняется проявление у льда специфических реологических свойств, характеризующих зависимость между необратимыми деформациями (течением) льда и вызвавшими их напряжениями (пластичность, вязкость, предел текучести, ползучесть и др.). В силу этих обстоятельств ледники текут аналогично сильно вязким жидкостям, и, таким образом, природные льды активно участвуют в круговороте воды на Земле. Кристаллы льда имеют относительно крупные размеры (поперечный размер от долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров). Они характеризуются анизотропией коэффициента вязкости, величина которого может меняться на несколько порядков. Кристаллы способны к переориентации под действием нагрузок, что влияет на их метаморфизацию и скорости течения ледников.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Иглу из льда
В конце 1980-х годов лаборатория Аргонн разработала технологию изготовления ледяной гидросмеси (Ice Slurry), способной свободно течь по трубам различного диаметра, не собираясь в ледяные наросты, не слипаясь и не забивая системы охлаждения. Солёная водяная суспензия состояла из множества очень мелких ледяных кристалликов округлой формы. Благодаря этому сохраняется подвижность воды и, одновременно, с точки зрения теплотехники она представляет собой лёд, который в 5—7 раз эффективнее простой холодной воды в системах охлаждения зданий. Кроме того, такие смеси перспективны для медицины. Опыты на животных показали, что микрокристаллы смеси льда прекрасно проходят в довольно мелкие кровеносные сосуды и не повреждают клетки. «Ледяная кровь» удлиняет время, в течение которого можно спасти пострадавшего. Скажем, при остановке сердца это время удлиняется, по осторожным оценкам, с 10—15 до 30—45 минут.
Использование льда в качестве конструкционного материала широко распространено в приполярных регионах для строительства жилищ — иглу. Лёд входит в состав предложенного Д. Пайком материала Пайкерит, из которого предлагалось сделать самый большой в мире авианосец.
Лед (англ. Ice) – H2O
Сейчас на главной
