О С Н О В Н Ы Е Ф И З И Ч Е С К И Е С В О Й С Т В А

1.1. Температура. Имеет большое значение как с точки зрения практического использования подземных вод, так и с точки зрения их физико-химических взаимодействий с окружающими веществами. ЖидкаяЖидкая вода подразделяется по температуре на

1) переохлаждённую (температура – ниже 0º С),

2) очень холодную (0º – 5º С),

3) холодную (5º – 20º С),

4) тёплую (20º – 37º С),

5) горячую или термальную (37º – 100º С),

6) перегретую (температура – выше 100º С).

Температура перехода воды из жидкой фазы в твёрдую (лёд) при давлении в 1 атмосферу составляет 0º С, причём объём воды увеличивается на 8,3 % (плотность льда составляет 0,92 г/см³). В глубинах земной коры такое расширение воды невозможно из-за давления массы (веса вышележащих горных пород), и вода даже при очень низких температурах остаётся в жидком состоянии. То же самое относится к переходу воды из жидкой фазы в газообразную фазу (при 100º С). Подземные воды всех глубоких водоносных горизонтов имеют температуру, намного превышающую 100^оС, однако остаются в жидком состоянии.

Для питьевого водоснабжения допускается только хододная вода (5º – 20ºС). Очень холодная вода недопустима из-за неприятного вкуса, несоответствия санитарным нормам (вызывает простудные заболевания), а также в связи с тем, что такая вода способствует при сильных морозах водопроводным авариям. Тёплая вода недопустима из-за того, что при такой температуре активизируется размножение микроорганизмов, в т.ч. патогенных.

В наиболее высокоразвитых странах (Швейцария, Швеция) температурная норма для питьевой воды является более ограниченной (10 – 15^о С).

1.2. Плотность (ρ, произносится «ро»). Дистиллированная вода имеет при температуре 4^оС плотность 1,00000 г/см³ или (т/м³.). Наличие в воде растворённых веществ увеличивает её плотность. Например, вода мирового океана, имеющая среднюю солёность 35 г/дм³, характеризуется плотностью 1,035 г/см³. Плотность воды, имеющей суммарную концентрацию растворённых ионов 1 грамм в 1 дм³ (литре), составляет 1,001 г/см³.

1.3. Прозрачность. Прозрачностью называется способность веществ пропускать сквозь себя свет. Чистая вода, в которой отсутствуют примеси, прозрачна. Наличие примесей (взвешенные и коллоидные частицы, крупные молекулы органических веществ и газов) делает воду мутной. Оценка прозрачности воды позволяет определить количество таких примесей.

Существует два метода определения прозрачности воды: а) измерение высоты столба воды, сквозь который виден текст, набранный мелким типографским или компьютерным шрифтом (называется: определение прозрачности «по шрифту»), б) экспертная оценка. Первый метод может выполняться с помощью специального устройства (прибор Генера) или с использованием стеклянного цилиндра с прозрачным дном. Высота столба воды, предназначаемой для питьевого водоснабжения, должна быть не менее 40 см. Эспертная оценка прозрачности воды производится по пятибалльной шкале: балл 1 – совершенно прозрачная вода, балл 2 – вода со слабой опалесценцией, балл 3 – вода с сильной опалесценцией, балл 4 – мутная вода, балл 5 – очень мутная вода. Для питьевого водоснабжения допускается вода с прозрачностью 1 - 2 балла.

1.4. Цвет. Чистая вода, в которой отсутствуют примеси, бесцветна. Её окраска возникает из-за находящихся в ней примесей, включая ионы (которые на прозрачность воды не влияют). Основным методом определения цвета воды является её экспертная оценка, для выполнения которой необходим эталон белого цвета. Абсолютно белым является только платина (Pt). В связи с её высокой ценой Такие эталоны белого цвета изготовляются из сплава палладия (Pd) и иридия (Ir). Пробиркиа с испытуемой водой и пробирка с дистиллированной водой фиксируются на фоне эталона белого цвета, и вода оценивается в баллах: балл 1 – совершенно бесцветная вода, балл 2 – очень тусклый оттенок, балл 3 -- – отчётливый оттенок, балл 4 – яркий цвет, балл 5 – очень яркий цвет. Для питьевого водоснабжения допускается вода с цветом 1 - 2 балла.

1.5. Физические аномалии воды. Некоторые физические свойства воды являются аномальными, что свидетельствует о сложной и недостаточно изученной структуре воды. Наиболее значительными аномальными физическими свойствами воды являются следующие.

А. Все химические соединения и почти все химические элементы при переходе из жидкой фазы в твёрдую уменьшаются в объёме (сжимаются) на 3 – 6 %. Исключение составляют висмут (увеличение на 3,3 %), галлий (увеличение на 3,0 %), сурьма (увеличение на 0,9 %) и вода (увеличение на 8,3 %). Увеличение объёма воды при замерзании является аномально высоким.

Б. Плотность всех веществ с увеличением температуры уменьшается, с уменьшением температуры увеличивается. Исключение составляет только вода, которая имеет наиболее высокую плотность при 3,98^о С. В таблице 1 приведены значения плотности жидкой воды в г/см³ при температурах от -10^о С до +374^оС.

Таблица 1. Зависимость плотности жидкой воды от температуры

Т^оС	ρ, г/см^3	Т^оС	ρ, г/см^3	Т^оС	ρ, г/см^3	Т^оС	ρ, г/см^3
- 10	0,99815		0,99997		0,98807		0,794
- 5	0,99930		0,99993		0,98240		0,710
	0,99987		0,99988		0,97781		0,574
	0,99993		0,99981		0,97183		0,307
	0,99997		0,99973		0,96534
	0,99999		0,99823		0,95838
	1,00000		0,99567		0,9173
	0,99999		0,99224		0,8690

В. Вода обладает аномально низким коэффициентом объёмного расширения при нагревании: (на порядок (т.е. примерно в 10 раз) ниже, чем у других жидкостей).

Г. Вода характеризуется аномально высоким коэффициентом теплопроводности (в 3-4 раза выше, чем у других жидкостей).

Д. Теплоёмкость воды во много раз выше, чем у других химических соединений, а по сравнению с химическими эдементами уступает только литию (на 10 %).

Е. К числу физических аномалий воды относятся также необычно высокая сила поверхностного натяжения, аномально высокая скрытая теплота кипения, аномально высокая скрытая теплота плавления (таяния) и ряд других физических свойств.

Дата добавления: 2015-08-05