Вода: физические, химические свойства, химическая формула, плотность

Строение воды

Вода – неорганическое соединение с формулой Н2О. Она состоит из кислородного атома, который связан с двумя водородными атомами. Угол между атомами Н-О-Н составляет 104,5˚.

Кислород – электроотрицательный элемент, к которому смещены общие электронные пары. На кислороде возникает частично отрицательный заряд, а на водороде – частично положительный. Вода – электрический диполь. Многие свойства воды обусловлены ее полярностью.

Молекулы воды между собой образовывают водородные связи, которые объясняют высокую плотность и температуру кипения. Чем выше температура реакции, тем меньшее количество связей образуется.

Образование воды

Известно, что 2 объема водорода взаимодействуют с 1 объемом кислорода с образованием воды. При реакции выделяется большое количество тепла, как и при горении свечи. Продукт реакции — вода — не похожа на исходные вещества — водород и кислород. Следовательно, превращение, происходящее при взаимодействии водорода и кислорода, должно быть отнесено к химическим реакциям.

В соответствии с атомно-молекулярной теорией мы начинаем рассуждение, предполагая, что в реакции участвуют молекулы H2 и O2. В результате реакции образуются молекулы воды. Связи между атомами в реагирующих веществах разрываются и атомы перегруппировываются. При этом возникают новые связи в молекулах продукта реакции. Эти превращения легко представить с помощью молекулярных моделей. Молекулярную модель можно представить как две молекулы H2 (четыре атома) и одна молекула O2 (два атома). Если эти молекулы будут реагировать с образованием воды, то связи между атомами в молекулах водорода и кислорода должны разорваться. Затем «завязываются» новые связи и образуются две молекулы воды. Отметим, что в результате реакции происходит перегруппировка атомов, но общее число атомов при этом не изменяется.

Пример образования молекул воды

Один миллион молекул кислорода реагирует с достаточно большим количеством молекул водорода с образованием воды. Сколько молекул воды образуется? Сколько молекул водорода требуется для этой реакции?

Для получения 100 молекул воды расходуется 100 молекул водорода и 50 молекул кислорода. Таким образом, для получения 1 моля воды (6,02 · 1023 молекул) нам потребуется 1 моль водорода (6,02 · 1023 молекул) и 0,5 моля кислорода (3,01 · 1023 молекул). Результаты приведены в таблице:

                           Водород     Кислород        Вода

Число молекул	2	1	2
	4	2	4
	100	50	100
	6,02 · 1023	3,01 · 1023	6,02 · 1023
Число молей	1	0,5	1
	2	1	2
	10	5	10

Реакция между водородом и кислородом протекает намного быстрее, если эти газы смешать и затем поджечь смесь искрой. Происходит сильный взрыв. Тем не менее, на 1 моль реагирующего водорода образуется такое же количество продукта реакции — воды — и выделяется столько же тепла, как и при обычном горении.

Если реагируют 1 моль чистого водорода и 0,5 моля чистого кислорода, образуется 1 моль воды. Количество тепла, выделяющееся при образовании 1 моля воды, равно 68000 кал. Если же мы возьмем только 0,025 моля чистого водорода, то потребуется 0,5 · 0,025 моля кислорода. При этом образуется 0,025 моля воды. Если получено только 0,025 моля воды, то выделяется лишь 0,025 · 68 000 = 1700 кал тепла.

Источником этой тепловой энергии должны быть сами реагирующие вещества (водород и кислород), так как к системе извне подводится только тепло, необходимое для поджигания смеси. Отсюда можно сделать вывод, что вода содержит меньше энергии, чем реагирующие вещества, используемые для ее получения. Реакция, при которой выделяется тепло, называется экзотермической. Количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 моля водорода (68 000 кал, или 68 ккал), называется молярной теплотой сгорания водорода.

Происхождение воды на планете

Происхождение воды на Земле является предметом научных споров. Некоторые учёные считают, что вода была занесена астероидами или кометами на ранней стадии образования Земли, около четырёх миллиардов лет назад, когда планета уже сформировалась в виде шара. В настоящее время установлено, что вода появилась в мантии Земли не позже 2,7 миллиардов лет назад.

Растворимость веществ в воде

Растворимость – максимальная масса вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя при определенной температуре. Вещества классифицируются на три группы в зависимости от степени растворимости.

• Хорошо растворимые – в 100 мл воды растворяется более 1 г вещества (сахар).
• Малорастворимые – в 100 мл воды растворяется 0,01-1 г вещества (гипс).
• Нерастворимые – в 100 мл воды растворяется менее 0,01 вещества (хлорид серебра (I)).

Большинство твердых веществ при нагревании растворяется быстрее. Растворимость газов повышается при понижении температуры и повышении давления.

Растворение многих веществ в воде сопровождается образованием оболочки из молекул воды. Данный комплекс называется гидратом. После кристаллизации в составе таких комплексов сохраняется часть молекул воды, образуя кристаллогидрат:

CuSO4 +5 H2O = CuSO4· 5H2O

Физические свойства

Вода обладает рядом необычных особенностей:

• При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.
• При нагревании от 0 °C до 4 °C (3,98 °C — точно) вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.
• Высокая температура и удельная теплота плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг [1] ), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.
• Высокая теплоёмкость жидкой воды.
• Высокая вязкость.
• Высокое поверхностное натяжение.
• Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

Все эти особенности связаны с наличием водородных связей. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а так же того, что ион водорода не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект слабее, чем обычное тепловое расширение; при испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями.

Капля, ударяющаяся о поверхность воды

По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества.

Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. [2] Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле.

Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H 3 O +) и гидроксильных ионов H O — составляет 0,1 мкмоль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество. По электропроводности воды можно определить её чистоту.

Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60% парникового эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чем основан принцип действия микроволновой печи.

Агрегатные состояния

Водяной пар , Лёд

 
типы снежинок

По состоянию различают:

• Твёрдое — лёд
• Жидкое — вода
• Газообразное — водяной пар

При атмосферном давлении вода замерзает (превращается в лёд) при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения — падает. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды. При более низком давлении вода не может находится в жидком состоянии, и лёд превращается непосредственно в пар. Температура возгонки льда падает со снижением давления.

При росте давления температура кипения воды растёт, плотность водяного пара в точке кипения тоже растёт, а жидкой воды — падает. При температуре 374 °C (647 K) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении нет разницы между жидкой водой и водяным паром, следовательно, нет и кипения или испарения.

Так же возможны метастабильные состояния — пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.

Способы очистки воды

Они  зависят  от  того,  какими  примесями  и насколько она загрязнена. От нерастворимых примесей воду очищают с помощью отстаивания и фильтрования. От растворимых примесей – способом перегонки.  Чистая,  без  примесей,  вода  называется  дистиллированной (рис. 75). 

Питьевую  воду  получают  путем  очистки  природной  воды.  Очистка природных вод – основная проблема водоснабжения мегаполисов. Для этого отфильтрованную воду направляют в отстойники, где происходит оседание неотфильтрованных частиц. Затем вода направляется на вторичную очистку. Ее  обрабатывают  хлором,  иногда  озоном  для  уничтожения  бактерий.  Все эти  операции  выполняются  на  специально  оборудованных  площадках водоочистительных станций (рис. 76).

Сточные воды крупных промышленных предприятий, отходы сельскохозяйственных  комплексов  также  требуют  дополнительной  очистки.  Их нельзя сбрасывать в водоемы, и за этим строго следят органы экологического контроля.

Дистиллированная  вода  по  составу  близка  к  дождевой  воде.  Она используется при изготовлении лекарственных препаратов, а также в научно-исследовательских целях.

Атмосфера  постоянно  насыщается  парами  воды,  которая  испаряется с поверхности морей, рек, ледников, почвы и листьев растений. Избыток поступивших в нее паров конденсируется на взвешенных пылинках, образуя дождь  и  снег.  Выпавшие  осадки,  собираясь  в  реках,  озерах  и  подземных водах, попадают в моря.

С древнейших времен на нашей планете совершается такой круговорот воды: море → атмосфера → дождь или снег → море (рис. 77).

Всевозможные  экологические  катастрофы  связаны  с  нарушением круговорота воды. Например, попавшие в воду нефтепродукты быстро растекаются по ее поверхности, уменьшая тем самым испарение и задерживая круговорот воды.

На территории Казахстана насчитывается 85 022 реки и временных водотока, в том числе 84 694 реки длиной 100 км, 305 – до 500 км, 23 реки длиной свыше 500–1000 км. Ертис – наиболее многоводная река Казахстана. Его длина в пределах РК составляет 1700 км (общая длина 4248 км). Вторая по величине река Сырдария длиной 1400 км в пределах республики (общая 2219 км). Река Иле в пределах РК 815 км (1001 км). Наиболее значительные реки РК – Жайык, Ертис, Тобол, Иле, Шу, Торгай, Сарысу, Талас, Нура, Эмба и др.

В Казахстане имеется 48 262 озера: Каспийское, Аральское моря, Балкаш, Тениз, Алаколь, Маркаколь, Зайсан и др. Более подробно о водных ресурсах РК вы узнаете при изучении «Физической географии Казахстана».

Оптические свойства

Они оцениваются по прозрачности воды, которая, в свою очередь, зависит от длины волны излучения, проходящего через воду. Вследствие поглощения оранжевых и красных компонентов света вода приобретает голубоватую окраску. Вода прозрачна только для видимого света и сильно поглощает инфракрасное излучение, поэтому на инфракрасных фотографиях водная поверхность всегда получается чёрной. Ультрафиолетовые лучи легко проходят через воду, поэтому растительные организмы способны развиваться в толще воды и на дне водоёмов, инфракрасные лучи проникают только в поверхностный слой. Вода отражает 5 % солнечных лучей, в то время как снег — около 85 %. Под лёд океана проникает только 2 % солнечного света.

Химические свойства воды

Вода вступает во взаимодействие с рядом веществ.

1. Со щелочными и щелочно-земельными металлами
   • 2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2↑
2. С металлами при нагревании
   • Fe + 4 H2O = Fe3O4 + 4 H2↑
3. С неметаллами при нагревании
   • С + Н2О = СО↑ + Н2↑
4. С оксидами активных металлов
   • Li2O + H2O = 2 LiOH
5. С оксидами неметаллов
   • SO3 + H2O = H2SO4 
     Вода может разлагаться под действием электрического тока или температуры в 2000˚С.
     2 Н2О → 2 Н2↑ + О2↑

Вода – важнейший компонент такой реакции как гидролиз. Гидролиз – взаимодействие соли с водой, в результате которого происходит ионный обмен между молекулами.

Na3PO4 + H2O ↔ Na2HPO4 + NaOH

Волновая функция основного состояния воды

В валентном приближении электронная конфигурация молекулы  H2O в основном состоянии:  (1a1)1 (1b2)2 (1b1)2 (2b2)0 (3a1)0. Молекула имеет замкнутую оболочку, неспаренных электронов нет. Заняты электронами четыре молекулярные орбитали (МО) — по два электрона на каждой МО  ϕi, один со спином  α, другой со спином  β, или 8 спин-орбиталей  ψ. Волновая функция молекулы Ψ.

Взаимодействие воды с простыми веществами

1. Взаимодействие воды с активными металлами также рассматривалось нами как один из способов получения водорода в лабораторных условиях. При этом протекают реакции замещения:

При  взаимодействии  металлов  средней  активности  при  нагревании  с водой образуются оксид металла и водород:

Малоактивные металлы с водой не реагируют.

2. При определенных условиях вода реагирует с некоторыми неметаллами. При пропускании паров воды над раскаленным углем происходит реакция: 

В результате реакции образуется смесь двух газов, которые способны гореть. Такая газовая смесь называется водяным газом. 

При пропускании хлора через воду образуется смесь двух кислот хлора:

Взаимодействие воды со сложными веществами

1. С оксидами активных металлов вода реагирует  с  образованием  растворимых  оснований  – 
щелочей:

При взаимодействии оксида кальция (негашеная известь)  с  водой  реакция  протекает  бурно  с выделением большого количества тепла (рис. 78), и образуется гидроксид кальция (гашеная известь):

Отсюда можно сделать следующий вывод:

2. Гидриды активных металлов вступают во взаимодействие с водой по реакции:

В результате реакции образуются щелочи и водород.

3. Оксиды некоторых неметаллов взаимодействуют с водой с образованием кислот:

Следовательно:

4. Некоторые соли химически взаимодействуют с водой с образованием кристаллогидратов.  Кристаллогидратами  называют  кристаллические  гидраты определенного состава: 

При  расчете  молекулярных  масс  кристаллогидратов  масса  воды суммируется с массой соли: 

Применение воды

Воду используют в промышленности, сельском хозяйстве и быту. В химическом производстве она является важнейшим сырьем для получения водорода. При получении оснований и кислот применяется способность воды вступать в реакции с некоторыми оксидами. Также вода часто выступает в роли растворителя.

Развитие промышленности привело к тому, что многие водоемы загрязнены отходами производства. Поэтому в каждом государстве должны приниматься меры по охране и рациональному использованию природных ресурсов.

Вода – важный ресурс для всего живого на планете. Если ее запасы на Земле иссякнут, то растения, животные и человек погибнут. Вода является более ценным природным богатством, чем нефть и газ, железо и уголь и т. д. Это связано с тем, что воду невозможно ничем заменить.

Земледелие

Выращивание достаточного количества сельскохозяйственных культур на открытых засушливых землях требует значительных расходов воды на ирригацию, доходящих до 90% в некоторых странах.

Питьё и приготовление пищи

Живое человеческое тело содержит от 55% до 78% воды, в зависимости от веса и возраста. Потеря организмом человека более 10 % воды может привести к смерти. Для нормального функционирования организма человеку нужно усвоить от 1 до 7 литров воды за день в зависимости от температуры и влажности окружающей среды, физической активности и пр.

Растворитель

Вода является растворителем для многих веществ. Она используется для очистки как самого человека, так и различных объектов человеческой деятельности. Вода используется как растворитель в промышленности.

Теплоноситель

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР)

Среди существующих в природе жидкостей вода обладает наибольшей теплоёмкостью. Теплота её испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку. В качестве теплоносителя воду используют в тепловых сетях, для передачи тепла по теплотрассам от производителей тепла к потребителям. Воду в качестве льда используют для охлаждения в системах общественного питания, в медицине. Большинство атомных электростанций используют воду в качестве теплоносителя.

Пожаротушение

В пожаротушении вода зачастую используется не только как охлаждающая жидкость, но и для изоляции от огня в составе пены.

Инструмент

Гидроабразивная резка

Вода используется как инструмент для разрыхления, раскалывания и даже резки пород и материалов. Она используется в добывающей промышленности, горном деле и в производстве. Достаточно распространены установки по резке водой различных материалов: от резины до стали. Вода, выходящая под давлением несколько тысяч атмосфер способна разрезать стальную пластину толщиной несколько миллиметров, или более при добавлении абразивных частиц.

Спорт

Многие вида спорта проходят на водных поверхностях, на льду, на снегу и даже в воде. Это подводное плавание, хоккей, лодочные виды спорта, биатлон и пр.

Вода в природе

Вода—весьма распространенное па Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву н горные породы.

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чи­стой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.

Количество примесей в пресных водах обычно лежит в преде­лах от 0,01 до 0,1 % (масс.). Морская вода содержит 3,5 % (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды, на­пример дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь. Подробнее о жесткости воды см.

Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угля, обожженной глины и т. п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры задер­живают также большую часть бактерий. Кроме того, для обезза­раживания питьевой воды ее хлорируют; для полной стерилизации воды требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды.

Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена.

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, живот­ных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.

Диаграмма состояния воды

Диаграмма состояния (или фазовая диаграмма) представляет собой графическое изображение зависимости между величинами, характеризующими состояние системы, и фазовыми превращениями в системе (пере­ход из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразное и т. д.). Диаграммы состояния широко применяются в химии. Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость фазовых превращений от температуры и давления; они называются диаграммами состояния в координатах Р — Т.

На рис. приведена в схематической форме (без строгого соблюдения масштаба) диаграмма состояния воды. Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления.

Диаграмма показывает те состояния воды, которые термодина­мически устойчивы при определенных значениях температуры и давления. Она состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на три области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Диаграмма состояния воды в области невысоких давлений.

Рассмотрим каждую из кривых более подробно. Начнем с кри­вой ОА, отделяющей область пара от области жидкого состояния. Представим себе цилиндр, из которого удален воздух, после чего в него введено некоторое количество чистой, свободной от растворенных веществ, в том числе от газов, воды; цилиндр снабжен поршнем, который закреплен в некотором положении. Через некоторое время часть воды испарится и над ее поверхностью будет находиться насыщенный пар. Можно измерить его давление и убедиться в том, что оно не изменяется с течением времени и не зависит от положения поршня. Если увеличить тем­пературу всей системы и вновь измерить давление насыщенного пара, то окажется, что оно возросло. Повторяя такие измерения при различных температурах, найдем зависимость давления на­сыщенного водяного пара от температуры. Кривая ОА представ­ляет собой график этой зависимости: точки кривой показывают те пары значений температуры и давления, при которых жидкая вода и водяной пар находятся в равновесии друг с другом — сосуще­ствуют. Кривая ОА называется кривой равновесия жидкость — пар или кривой кипения. В табл. приведены значения давления насыщенного водяного пара при нескольких темпера­турах.

Таблица. Давление насыщенного водяного пара при различных температурах

Температура, °С	Давление насыщенного пара		Температура, °С	Давление насыщенного пара
	кПа	мм рт. ст.		кПа	мм. рт. ст.
	0,61	4,6	50	12,3	92,5
10	1,23	9,2	60	19,9	149
20	2,34	17,5	70	31,2	234
30	4,24	31,8	80	47,4	355
40	7,37	55,3	100	101,3	760

Цилиндр с водой, находящейся в равновесии с водяным паром.

Попытаемся осуществить в цилиндре давление, отличное от равновесного, например, меньшее, чем равновесное. Для этого осво­бодим поршень и поднимем его. В первый момент давление в ци­линдре, действительно, упадет, но вскоре равновесие восстановится: испарится добавочно некоторое количество воды и давление вновь достигнет равновесного значения. Только тогда, когда вся вода испарится, можно осуществить давление, меньшее, чем равновес­ное. Отсюда следует, что точкам, лежащим на диаграмме состоя­ния ниже или правее кривой ОА, отвечает область пара. Если пытаться создать давление, превышающее равновесное, то этого можно достичь, лишь опустив поршень до поверхности воды. Иначе говоря, точкам диаграммы, лежащим выше или левее кривой ОА, отвечает область жидкого состояния.

До каких пор простираются влево области жидкого и парооб­разного состояния? Наметим по одной точке в обеих областях и будем двигаться от них горизонтально влево. Этому движению точек на диаграмме отвечает охлаждение жидкости или пара при постоянном давлении. Известно, что если охлаждать воду при нор­мальном атмосферном давлении, то при достижении 0°С вода начнет замерзать. Проводя аналогичные опыты при других давле­ниях, придем к кривой ОС, отделяющей область жидкой воды от области льда. Эта кривая — кривая равновесия твердое состоя­ние — жидкость, или кривая плавления, — показывает те пары значений температуры и давления, при которых лед и жид­кая вода находятся в равновесии.

Двигаясь по горизонтали влево в области пара (в нижней части диаграммы), аналогичным образом придем к кривой ОВ. Это — кривая равновесия твердое состояние — пар, или кривая сублимации. Ей отвечают те пары значений температуры и давления, при которых в равновесии находятся лед и водяной пар.

Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точ­ки — это единственная пара значений температуры и давления, при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкая вода и пар. Она носит название тройной точки.

Кривая плавления исследована до весьма высоких давлений. В этой области обнаружено несколько модификаций льда (на диаграмме не показаны).

Справа кривая кипения оканчивается в критической точ­ке. При температуре, отвечающей этой точке, — критической температуре — величины, характеризующие физические свой­ства жидкости и пара, становятся одинаковыми, так что различие между жидким и парообразным состоянием исчезает.

Существование критической температуры установил в I860 г. Д. И. Менделеев, изучая свойства жидкостей. Он показал, что при температурах, лежащих выше критической, вещество не может находиться в жидком состоянии. В 1869 г. Эндрьюс, изучая свойства газов, пришел к аналогичному выводу.

Критические температура и давление для различных веществ различны. Так, для водорода tкрит = —239,9 °С, ркрит = 1,30 МПа, для хлора tкрит= 144°С, ркрит = 7,71 МПа, для воды tкрит = 374,2 °С, ркрит = 22,12 МПа.

Одной из особенностей воды, отличающих ее от других ве­ществ, является понижение температуры плавления льда с ростом давления. Это обстоятельство отражается на диаграм­ме. Кривая плавления ОС на диаграмме состояния воды идет вверх влево, тогда как почти для всех других веществ она идет вверх вправо.

Превращения, происходящие с водой при атмосферном давле­нии, отражаются на диаграмме точками пли отрезками, располо­женными на горизонтали, отвечающей 101,3 кПа (760 мм рт. ст.). Так, плавление льда или кристаллизация воды отвечает точке D, кипение воды — точке Е, нагревание или охлаждение воды — отрезку DEи т. п.

Диаграммы состояния изучены для ряда веществ, имеющих научное или практическое значение. В принципе они подобны рассмотренной диаграмме состояния воды. Однако на диаграммах состояния различных веществ могут быть особенности. Так, известны вещества, тройная точка которых лежит при дав­лении, превышающем атмосферное. В этом случае нагревание кристаллов при атмосферном давлении приводит не к плавлению этого вещества, а к его сублимации — превращению твердой фазы непосредственно в газообразную,

Вода за пределами Земли

Внеземная вода

Вода — чрезвычайно распространённое вещество в космосе, однако из-за высокого внутрижидкостного давления вода не может существовать в жидком состоянии в условиях вакуума космоса, отчего она представлена только в виде пара или льда.

Одним из наиболее важных вопросов, связанных с освоением космоса человеком и возможности возникновения жизни на других планетах, является вопрос о наличии воды за пределами Земли в достаточно большой концентрации. Известно, что некоторые кометы более, чем на 50 % состоят из водяного льда. Не стоит, впрочем, забывать, что не любая водная среда пригодна для жизни.

В результате бомбардировки лунного кратера, проведённой 9 октября 2009 года НАСА с использованием космического аппарата LCROSS, впервые были получены достоверные свидетельства наличия на спутнике Земли водяного льда в больших объёмах.

Вода широко распространена в Солнечной системе. Наличие воды (в основном в виде льда) подтверждено на многих спутниках Юпитера и Сатурна: Энцеладе, Тефии, Европе, Ганимеде и др. Вода присутствует в составе всех комет и многих астероидов. Учёными предполагается, что многие транснептуновые объекты имеют в своём составе воду.

Вода в виде паров содержится в атмосфере Солнца (следы), атмосферах Меркурия (3,4 %, также большие количества воды обнаружены в экзосфере Меркурия), Венеры (0,002 %), Луны, Марса (0,03 %), Юпитера (0,0004 %), Европы, Сатурна, Урана (следы) и Нептуна (найден в нижних слоях атмосферы).

Содержание водяного пара в атмосфере Земли у поверхности колеблется от 3—4 % в тропиках до 2·10−5% в Антарктиде.

Кроме того, вода обнаружена на экзопланетах, например HD 189733 A b, HD 209458 b и GJ 1214 b.

Жидкая вода, предположительно, имеется под поверхностью некоторых спутников планет — наиболее вероятно, на Европе — спутнике Юпитера.

Что могло произойти?

В 90% случаев предпосылки, по которым появилась ошибка H20, более чем обыденны и совершенно не связаны с какой-нибудь неисправностью. Даже если откинуть совершенно клинические случаи, когда юзер звонит в сервисный центр, жалуясь на ошибку H20, а сам при всем этом даже не догадается проверить, есть ли вода в водопроводе, предпосылки достаточно неиндивидуальны.

Кстати! По статистике, которую предоставили нам ведущие сервисные центры, каждый 9 клиент, звонящий по поводу заморочек с ошибкой H20, не проверил, есть ли вода в водопроводе.

До того как мы перейдем к их дискуссии, давайте расшифруем код ошибки H20. Смотрится расшифровка приблизительно так: «стиральная машина за определенное время не может набрать воду». Почему же появляются задачи с набором воды?

1. Запамятовали открыть кран, находящийся в месте стыка наливного шланга и водопроводной трубы.
2. Засорилась сеточка-фильтр, установленная перед клапаном стиральной машинки Indesit.
3. Повреждена или засорилась механическая часть наливного клапана стиральной машины.
4. Сгорела электрическая часть наливного клапана.
5. Подгорели, окислились или оборвались провода, питающие наливной клапан.
6. Нарушена связь между модулем управления и наливным клапаном из-за проблем с электронной управляющей платой.

Модуль управления

К его диагностике и ремонту необходимо приступать только после того, как «опытным» путем будут исключены все вышеперечисленные причины. Только после этого можно проверять «электронный мозг» стиральной машины.

На первый взгляд нет ничего сложного. Достаточно снять сам модуль, внимательно его осмотреть, выявить дефекты, перегоревшие элементы, а затем тщательно «прозвонить» каждую схему. Но, как показывает, практика эту часть работы целесообразнее доверить профессиональному мастеру.

Засорена система подачи воды

Если же вода в системе есть, напор достаточный, кран открыт, но ошибка H20 не исчезает, и вода в бак стиральной техники Indesit не поступает, стоит проверить впускной шланг и сеточку приемного фильтра. Для этого надо выполнить следующее:

• отключить машину Indesit, перекрыть подачу воды;
• открутить шланг, тщательно промыть его;
• вынуть и промыть сеточку фильтра.

Помимо этого, следует осмотреть шланг на предмет перегибов, часто так случается, что стараясь рационально использовать скромное пространство ванной комнаты, машину Indesit прижимают к стене. Это может быть причиной ошибки H20, ведь шланг перегибается, тем самым создается препятствие свободному току воды. Если есть место перегиба, скорее всего, шланг придется заменить.

Проблемы с наливным клапаном

После того как шланг и сеточка техники Indesit вымыты имеет смысл повторить программу стирки. Если вода по-прежнему не поступает, виновником появления ошибки H20 может быть клапан, регулирующий подачу воды в устройство. Конструктивно он состоит из двух частей: механической (соленоид) и электрической. Для устранения ошибки H20 необходимо проверить каждую из них.

1. Проверка наливного клапана сопряжена с частичной разборкой машины Indesit, потому до начала работы ее необходимо обесточить. Также отключается вода. Для удобства работы желательно отодвинуть машину Indesit на средину комнаты, обеспечив себе пространство и освещение.
2. Чтобы получить доступ к клапану достаточно снять верхнюю крышку машины Indesit. Далее клапан откручивается, снимаются все подходящие к нему патрубки.
3. Клапан стиральной техники Indesit тщательно промывается. В случае постоянного использования некачественной воды на стенках могут отложиться соли, препятствующие нормальной работе устройства. Стоит внимательно осмотреть механизм, при необходимости очистить его.
4. Проверяется электрическая составляющая клапана – соленоид. Прибор для его проверки – мультиметр. С помощью переключателя его переводят в режим измерения сопротивления. Сопротивление рабочей катушки должно составлять примерно 3 кОм. Если прибор покажет обрыв –для устранения ошибки H20 клапан придется поменять.

Наливной клапан Indesit отличается высокой надёжностью и рассчитан на длительную эксплуатацию, тем не менее, он может выйти из строя и привести к появлению ошибки H20. Основная причина этого – перепады напряжения. Чтобы избежать подобных неисправностей и обеспечить больший срок службы стиральной машины Indesit рекомендуется подключать устройство через стабилизатор напряжения.

Замена вышедшего из строя клапана не вызовет никаких трудностей, достаточно купить устройство той же модели и установить на место сгоревшего. Важно выбрать хорошего продавца, покупать стоит только оригинальный клапан, это гарантирует отсутствие проблем в будущем.

Поступление воды

Если все вентили открыты, водопроводная система в порядке, вода есть, показатель ее давления в норме, но в стиралку она по каким-то причинам не попадает. Но не стоит сразу же начинать «внутренний ремонт», возможно, причина неисправности кроется в банальном засоре.

Что делать, чтобы починить неполадку:

1. Перекрыть воду.
2. Отсоединить заливной шланг.
3. Тщательно его промыть несколько раз.
4. Также хорошо промыть сеточку фильтра, который располагается в нижней части корпуса, в месте, куда вкручивается сам патрубок набора воды.
5. Не лишним будет прочистить и сам впускной клапан. Для этого следует отключить машинку и снять ее верхнюю крышку. Открутить, разобрать и аккуратно прочистить необходимую деталь.

Неисправность модуля управления

Источником ошибки H20 может стать и плата управления машиной Indesit. Ее диагностика и ремонт отличаются сложностью, потому прежде чем снимать плату стоит убедиться в том, что другие неисправности исключаются.

Прежде чем разбирать модуль стиралки Indesit, стоит прозвонить проводники, идущие от платы к наливному клапану. Убедиться в отсутствии окисла на контактных площадках, в месте соединения проводников. При необходимости проводники меняют, контакты зачищают.

Сняв модуль агрегата Indesit, следует внимательно осмотреть электронные компоненты схемы. Часто неисправность можно определить «на глаз». Это почерневшие или физически разрушенные резисторы, вздувшиеся конденсаторы, налет окисла на плате. Если же все детали машинки Indesit выглядят как новые, не видно внешних повреждений, то для обнаружения причины ошибки Н20 надо искать схему устройства и скрупулезно позванивать каждый элемент и соединительные дорожки между ними.

Нарушилось электроснабжение

Нестабильное напряжение в сети и износ деталей могут приводить к различным сбоям, в том числе к появлению ошибки H2O. Причиной может быть как перегорание контактов и проводов, так и механическое повреждение, например, перегрызание проводки мышами в частном доме.

Проверить состояние проводов возможно при частичном разборе стиральной машины. Если обрыв провода виден визуально, дефект следует устранить. Сгоревшие контакты заменяют.

Нестабильное напряжение в сети – одна из причин сбоев узлов стиральной машины, в том числе платы управления.

Поломка прессостата

Прессостат передает сигнал на управляющую плату о количестве набранной воды. Находится эта деталь под верхней крышкой стиральной машины. Чтобы провести анализ состояния детали, датчик снимают, отсоединив от патрубков и проводов.

Если визуально дефектов не заметно, деталь чистят и возвращают на прежнее место. В случае поломки прессостат заменяют на новый. Его монтируют на прежнее место, и подсоединяют провода и трубки.

Вызов мастера

Самостоятельный ремонт машины Indesit требует знаний и умений, кроме того, времени. Тем, у кого нет опыта работы с компонентами электрических схем и нет желания разбираться в устройстве машины можно посоветовать вызвать мастера на дом или отвезти машину в мастерскую. Специалисты быстро обнаружат неисправность, решат, что делать и выполнят все необходимые работы.

Такой же совет можно дать и владельцам машины Indesit, гарантийный срок на которую еще не истек. Не стоит пытаться разобрать гарантийное устройство. Машину со следами разборки можно будет ремонтировать только за свой счет.

Ошибка H20 на индикаторе стиральной машины Indesit не относится к сигналам о критической поломке, найти ее причину и устранить можно самостоятельно надо лишь желание, опыт и усидчивость. Зато в результате удастся сэкономить не только деньги, но и время, ведь машина будет готова уже через пару часов.

Профилактические меры

Для того чтобы снизить вероятность появления кода ошибки H2O на дисплее, рекомендуется:

1. Не включать аппарат, если в системе вода грязная после проведенного ремонта водопровода, и содержит частицы ржавчины и другие загрязнения.
2. Подключение стиральной машины должно проводиться по инструкции от производителя.
3. Необходимо организовать работу стиральной машины таким образом, чтобы скачков напряжения не было. Помочь в этом может специальный прибор — стабилизатор напряжения.

Рекомендации

Помогут в решении проблем со стиральной машиной следующие советы:

1. При отсутствии опыта ремонта бытовой техники браться за самостоятельную диагностику и проводить устранение неполадок сложных элементов прибора. Например, управляющего модуля, не стоит.
2. Если водопроводная вода имеет низкое качество очистки, имеет смысл устанавливать фильтрационную систему прямо на входе труб в квартиру. Это позволит предотвратить попадание взвеси в стиральную машину.