Jää on tahke aine, mis on agregeerunud ja kipub toatemperatuuril olema gaasilises või vedelas vormis. Jää omadusi hakati uurima sadu aastaid tagasi. Umbes kakssada aastat tagasi avastasid teadlased, et vesi ei ole lihtne ühend, vaid kompleksne keemiline element, mis koosneb hapnikust ja vesinikust. Pärast avastamist hakkas vee valem välja nägema nagu H2O.
Jää struktuur
H2O koosneb kahest vesinikuaatomist ja ühest hapnikuaatomist. Puhkeseisundis asub vesinik hapnikuaatomi ülaosas. Hapniku ja vesiniku ioonid peaksid hõivama võrdhaarse kolmnurga tipud: hapnik asub täisnurga ülaosas. Seda vee struktuuri nimetatakse dipooliks.
Jää koosneb 11,2% vesinikust ja ülejäänud on hapnik. Jää omadused sõltuvad selle keemilisest struktuurist. Mõnikord sisaldab see gaasilisi või mehaanilisi moodustisi -lisandid.
Jää leidub looduses mõne kristallilise liigi kujul, mis säilitavad stabiilselt oma struktuuri nullist ja madalamal temperatuuril, kuid nullist kõrgemal hakkab see sulama.
Kristallstruktuur
Jää, lume ja auru omadused on täiesti erinevad ja sõltuvad kristallide struktuurist. Tahkes olekus H2O on ümbritsetud nelja molekuliga, mis paiknevad tetraeedri nurkades. Kuna koordinatsiooniarv on madal, võib jääl olla ažuurne struktuur. See kajastub jää omadustes ja selle tiheduses.
Jääkujud
Jää on looduses üks levinumaid aineid. Maal on selle järgmised sordid:
- jõgi;
- järv;
- merendus;
- firny;
- jäämust;
- maa.
Seal on jää, mis tekib vahetult sublimatsiooni teel, st. auruolekust. See vaade omandab skeletivormi (nimetame neid lumehelvesteks) ning dendriitide ja luustiku kasvukogumite (härmatis, härmatis).
Üks levinumaid vorme on stalaktiidid, st jääpurikad. Nad kasvavad kõikjal maailmas: Maa pinnal, koobastes. Seda tüüpi jää moodustub sügis-kevadperioodil umbes nullkraadise temperatuurierinevuse juures veepiiskade voolamisel.
Jääribade kujulisi moodustisi, mis tekivad reservuaaride servadel, vee ja õhu piiril, aga ka lompide serval, nimetatakse jääpankadeks.
Poorses pinnases võib jää tekkida kiulisenaveeni.
Jääomadused
Aine võib olla erinevates olekutes. Sellest lähtuv alt tekib küsimus: milline jää omadus avaldub konkreetses olekus?
Teadlased tuvastavad füüsikalised ja mehaanilised omadused. Igal neist on oma omadused.
Füüsikalised omadused
Jää füüsikaliste omaduste hulka kuuluvad:
-
Tihedus. Füüsikas esindab ebahomogeenset keskkonda keskkonna enda massi ja selle ruumala suhte piir. Vee tihedus, nagu ka teiste ainete, oleneb temperatuurist ja rõhust. Tavaliselt kasutatakse arvutustes vee konstantset tihedust, mis on võrdne 1000 kg/m3. Täpsemat tiheduse indikaatorit võetakse arvesse ainult siis, kui tiheduse erinevuse tulemuse olulisuse tõttu on vaja arvutusi teha väga täpselt.
Jää tiheduse arvutamisel võetakse arvesse, millises vees sai jääks: nagu teate, on soolase vee tihedus suurem kui destilleeritud vees.
-
Vee temperatuur. Tavaliselt toimub vee kristalliseerumine temperatuuril null kraadi. Külmumisprotsessid toimuvad hüppeliselt koos soojuse vabanemisega. Pöördprotsess (sulamine) toimub siis, kui neeldub sama palju soojust, mis vabanes, kuid ilma hüpeteta, kuid järk-järgult.
Looduses on tingimused, mille korral vesi on ülejahutatud, kuid see ei jäätu. Mõned jõed jäävad vedelaks isegi -2 kraadi juures.
- Soojusvõimsus. See on soojushulk, mis neeldub keha kuumutamisel kummagi jaokskraadi. On olemas erisoojusvõimsus, mida iseloomustab soojushulk, mis kulub kilogrammi destilleeritud vee soojendamiseks ühe kraadi võrra.
- Tihendatavus. Teine lume ja jää füüsikaline omadus on kokkusurutavus, mis mõjutab mahu vähenemist suurenenud välisrõhu mõjul. Pöördarvu nimetatakse elastsuseks.
- Jäätugevus.
- Jää värvus. See omadus sõltub valguse neeldumisest ja kiirte hajumisest, samuti külmunud vees leiduvate lisandite hulgast. Jõe- ja järvejää ilma võõrlisanditeta on nähtav kahvatusinises valguses. Merejää võib olla täiesti erinev: sinine, roheline, sinine, valge, pruun, terase varjundiga. Mõnikord on näha musta jääd. Selle värvi omandab see tänu suurele hulgale mineraalidele ja erinevatele orgaanilistele lisanditele.
Jää mehaanilised omadused
Jää ja vee mehaanilised omadused määratakse väliskeskkonna vastupidavuse järgi pinnaühiku suhtes. Mehaanilised omadused sõltuvad struktuurist, soolsusest, temperatuurist ja poorsusest.
Jää on elastne, viskoosne, plastiline moodustis, kuid teatud tingimustel muutub see kõvaks ja väga rabedaks.
Merejää ja magevesi on erinevad: esimene on palju plastilisem ja vähem vastupidav.
Laevade möödumisel tuleb arvestada jää mehaaniliste omadustega. See on oluline ka jääteedel, ristmikel ja muul kasutamisel.
Vett, lund ja jääd onsarnased omadused, mis määratlevad aine omadused. Kuid samal ajal mõjutavad neid näitu ka paljud muud tegurid: ümbritseva õhu temperatuur, tahke aine lisandid, samuti vedeliku esialgne koostis. Jää on üks huvitavamaid aineid Maal.
