Электрические свойства воды
Электрические свойства воды определяются ее химическим составом, концентрацией ионов и наличием примесей.
Вода является хорошим проводником электричества, но ее проводимость зависит от содержания в ней минеральных солей и примесей. В чистой, дистиллированной воде электропроводность очень низкая, так как чистая вода содержит очень мало заряженных частиц.
Вода обладает ионной проводимостью, то есть проводимостью, связанной с перемещением ионов. При растворении в воде различных веществ, таких как соли, кислоты или основания, эти вещества диссоциируют на ионы, которые затем могут перемещаться под действием электрического поля. В результате электропроводность воды увеличивается.
Кроме того, вода обладает собственной диэлектрической проницаемостью, то есть способностью изолировать заряженные частицы друг от друга. Это свойство воды важно для электробезопасности и играет роль в передаче электрической энергии на расстояние.
Колоссальную роль и значимость воды в природе невозможно переоценить. Благодаря воде возникла и поддерживается жизнь на Земле, ведь вода содержится во всех без исключения живых организмах, а также в растениях и постоянно требуется им.
Именно вода в атмосфере формирует климат и погоду на нашей планете (снег, дождь, пар — проявление трех, постоянно сменяющих друг друга, агрегатных состояний воды). Чуть более 70% поверхности Земли постоянно скрыто под водой.
Соленая вода, а ее на поверхности нашей планеты более 97%, принадлежит мировому океану, пресная — содержится в ледниках, озерах, подземных водах и атмосфере.
Кроме того, объем воды сравнимый с объемом Мирового океана, находится в подземной мантии — в той части Земли, которая расположена непосредственно под корой и над внешним ядром; исследования российских и французских ученых, проведенные в XXI веке, показали: между нижней и верхней мантиями Земли существует гигантский резервуар с содержанием воды в десятые доли процента, а общее количество воды в нем сопоставимо с таковым во всем Мировом океане.
Электрический дипольный момент молекулы воды
Для начала рассмотрим строение молекулы воды. Молекула воды имеет ковалентную химическую связь. Ковалентная связь — это связь, которая образована путем перекрытия пары валентных электронных облаков двух атомов. Так вот, атомы водорода в молекуле воды присоединены к атому кислорода таким образом, что образуют угол 104° 27′.
Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака в молекуле сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды обладает существенным электрическим дипольным моментом p = 1,84 Д. То есть молекула воды полярна.
Вода — растворитель
И конечно же, вода является прекрасным растворителем для веществ, молекулы которых также обладают электрическими дипольными моментами: большая молекула растворяемого в воде вещества окружается сравнительно маленькими молекулами воды так, что положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают молекулу воды той ее стороной, где выпячивается атом кислорода, а отрицательно заряженные — той ее стороной, где находятся два атома водорода.
Вот почему вода очень важна для живой клетки именно в качестве растворителя. Именно в межклеточном пространстве подобным образом во взаимодействие вступают водные растворы различных веществ. На приведенном выше рисунке показано, как в воде растворяется поваренная соль.
Далее поговорим об электрических свойствах воды, рассмотрим воду с электротехнической точки зрения.
Вода — изолятор и вода — проводник
Чистая вода (например дистиллированная) — хороший изолятор, в нормальных условиях она слабо диссоциирована (разделена на ионы). Концентрация положительных ионов H3O+ и отрицательных ионов OH- обычно составляет не более 10 -7 моль/л.
Импульсная электрическая прочность дистиллированной воды как изолятора составляет 0,5 МВ/см. Но в силу того, что вода — хороший растворитель, в реальности в ней всегда присутствуют те или иные растворенные соли, а значит — отрицательные и положительные ионы (см. рисунок выше). Поэтому на практике обычная вода хорошо проводит электрический ток.
Кстати, по электропроводности легко определить чистоту воды. При этом, поскольку проводимость воды сильно зависит от степени ее минерализации, однозначно точную цифру назвать нельзя.
Тем не менее из экспериментов известно, что если в одном литре дистиллированной воды растворить 1 грамм поваренной соли, то удельная электропроводность такого раствора будет составлять при нормальных условиях 1990 мкС/см.
Грубо говоря, если взять трубку сечением 1 кв.см и длиной 1 метр, заполнить ее раствором поваренной соли подобной концентрации, то сопротивление шнура воды между концами трубки окажется равным примерно 50 кОм.
Вода — диэлектрик
Дистиллированная вода является полярным диэлектриком. У полярных диэлектриков молекула устроена так, что ее ядро и электроны находятся друг от друга на некотором расстоянии, то есть у молекулы сдвинуты положительный и отрицательный центры. Что же касается диэлектрической проницаемости дистиллированной воды, то она сильно зависит от температуры:
Так или иначе, известно, что при помещении полярного диэлектрика в электростатическое поле, его диполи переориентируются таким образом, что вектор напряженности внутреннего электрического поля окажется направлен в противоположную сторону относительно вектора напряженности внешнего электрического поля. Это значит, что конденсатор с водой в качестве диэлектрика в принципе вполне реален. Вот только целесообразен ли?
Говорят, в прошлом веке в научно-исследовательских целях часто использовали конденсаторы, где диэлектриком между обкладками выступала дистиллированная вода. Такие конденсаторы применяли в экспериментальных установках для формирования сильноточных импульсов. С их помощью получали напряжение до 1МВ с током в разряде до 1МА при длительности импульса в районе 10-15 нс.
Вода и микроволновая печь, миф о резонансе молекулы воды на частоте 2450 МГц
Как известно, в микроволновой печи продукт прогревается на глубину до 2,5 см, а не только по поверхности. Это происходит как раз потому, что полярные молекулы воды поглощают энергию СВЧ-излучения.
Поглощение происходит следующим путем: электрическая компонента электромагнитной волны из магнетрона ускоряет молекулы продукта, обладающие дипольным моментом, особенно — молекулы воды, отличающиеся высокой подвижностью. Молекулы начинают сталкиваться друг с другом, в итоге температура вещества увеличивается.
Бытовые СВЧ-печи работают на частоте 2450 МГц, в связи с чем бытует мнение, мол частота магнетрона микроволновки соответствует резонансной частоте молекулярных колебаний, характерных для воды.
Это неправда. Резонансная частота молекулы воды лежит в диапазоне от 18 до 27 ГГц. А 2,45 ГГц — это оптимальная частота, безопасная и эффективная для цели разогрева продуктов. Такая частота установлена специальными международными соглашениями для микроволновых печей, чтобы они не создавали помех работе радаров и иных устройств, использующих микроволны.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Вода не проводит электрический ток?
Всем известно, что вода и электричество — весьма опасное сочетание. Однако сама по себе вода действительно ток не проводит. И тогда возникает закономерный вопрос: почему вода считается хорошим проводником?
Из школьного курса физики мы помним, что электрическим током считается движение заряженных частиц. Вода, как известно, состоит из молекул, которые электрически нейтральны. Поэтому дистиллированная вода считается диэлектриком, то есть ток она проводить не может.
Однако такая вода встречается нечасто. Вся вода, которая течёт из-под крана, содержится в реках, озёрах и морях, — это минеральный раствор той или иной концентрации.
В ней содержатся как положительно (кальций, магний, натрий, железо), так и отрицательно (хлор, сульфат, карбонат) заряженные ионы, поэтому такая вода хорошо проводит ток, и тем лучше, чем больше концентрация минеральных солей.
Также вам может быть интересно
Топ 5 читаемых
- Какие продукты нельзя есть при повышенном холестерине?
- Сколько денег можно взять за границу без оформления декларации?
- Присосался, паразит! Эксперт рассказал, что делать, если вас укусил клещ
- Астрологический прогноз для триад знаков зодиака на 5 апреля 2024 года
- Евонная и ихняя. Анна Шатилова рассказала о том, как сегодня уродуют язык
© 2019 ООО «Аргументы и Факты в Белоруссии». Директор, главный редактор: Игорь Николаевич Соколов. Заместители главного редактора: Евгений Юрьевич Олейник и Юлия Владимировна Тельтевская. Шеф-редактор сайта aif.by: Владимир Петрович Шарпило. Все права защищены. Копирование и использование полных материалов запрещено, частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на сайт www.aif.by. Телефон для связи с редакцией: +375 29 642 67 51.
Свидетельство Министерства информации Республики Беларусь №1040 от 14.01.2010
Пока никто не оставил здесь свой комментарий.
Пожалуйста, авторизуйтесь, для того чтобы оставить комментарий Войти
Правила комментирования
Эти несложные правила помогут Вам получать удовольствие от общения на нашем сайте!
Для того, чтобы посещение нашего сайта и впредь оставалось для Вас приятным, просим неукоснительно соблюдать правила для комментариев:
Сообщение не должно содержать более 2500 знаков (с пробелами)
Языком общения на сайте АиФ является русский язык. В обсуждении Вы можете использовать другие языки, только если уверены, что читатели смогут Вас правильно понять.
В комментариях запрещаются выражения, содержащие ненормативную лексику, унижающие человеческое достоинство, разжигающие межнациональную рознь.
Запрещаются спам, а также реклама любых товаров и услуг, иных ресурсов, СМИ или событий, не относящихся к контексту обсуждения статьи.
Не приветствуются сообщения, не относящиеся к содержанию статьи или к контексту обсуждения.
Давайте будем уважать друг друга и сайт, на который Вы и другие читатели приходят пообщаться и высказать свои мысли. Администрация сайта оставляет за собой право удалять комментарии или часть комментариев, если они не соответствуют данным требованиям.
Редакция оставляет за собой право публикации отдельных комментариев в бумажной версии издания или в виде отдельной статьи на сайте www.aif.ru.
Если у Вас есть вопрос или предложение, отправьте сообщение для администрации сайта.
Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток
Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством.
МОСКВА, 2 дек – РИА Новости. Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
«Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте», — рассказывает Марк Джонсон (Mark Johnson) из Йельского университета (США).
Дистиллированная вода, как и многие другие вещества, состоящие из двух неметаллических элементов, является изолятором, почти не пропускающим электрический ток. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.
В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду.
12 ноября 2015, 22:00
Как рассказывает Джонсон, как именно протекает подобная «эстафета» и как выглядят молекулы воды, участвующие в обмене протонами, до настоящего времени никто не знал, так как проследить за этим процессом крайне сложно из-за его скоротечности и крайне малых масштабов, на которых протекает эта реакция.
Йельским химикам удалось решить эту задачу, обнаружив, что подобные реакции замедляются и становятся видными для инструментов при исполнении двух условий – охлаждения небольшого количества молекул воды почти до абсолютного нуля и использования только «тяжелой» воды – молекул, состоящих из обычного кислорода и дейтерия, тяжелого изотопа водорода.
Подсвечивая такие молекулы при помощи лучей инфракрасного лазера и наблюдая за изменениями в их спектре, ученые смогли увидеть, как свободные ионы дейтерия присоединяются к тяжелой воде, и как они «перепрыгивают» на соседнюю с ней молекулу.
28 сентября 2015, 18:10
Как показали эти наблюдения, подобные обмены идут не между отдельными молекулами воды, а между своеобразными «коллективами» их молекул, объединяющие в себе четыре молекулы H2O. Это, в целом, подтверждает то, что раньше подозревали ученые на базе компьютерных расчетов, но не могли доказать этого на практике.
Дальнейшее изучение этого процесса, как надеются химики из Йеля, поможет раскрыть другие тайны воды, в том числе ее необычно высокое поверхностное натяжение, и понять, как подобная транспортировка протонов влияет на работу нашего организма и других живых существ.
Как известно, вода проводит ток. А проводит ли ток морская вода? И что.
будет если, например, в море опустить кабели от мощной электростанции? Ударит ли всех аходящихся в воде током?
Лучший ответ
Морская вода ток проводит. Но ток стремится пройти по наикоротшему пути. Так что всех не ударит.
Остальные ответы
Морская вроде да, а вот дистиллированная — нет.
вода не проводит ток, проводят ток соли в воде, отсюда вывод. )))
А про электроудочку не слышали? А морская вода проводит ток
еще лучше из-за растворенной соли.
))) закидать динамитом дешевле обойдеться
Тимур GМастер (2131) 16 лет назад
Закидать динамитом море? Сомнительно, что дешевле.
И вопрос был не в связи с ловлей рыбы.
Морская вода проводит ток. Даже морские животные, как скат например пользуется «электричеством «,что уж говорить о кабеле.
дистилированая вода ток не проводит, а морская очень хорошо, и получится электролиз воды с выделением газов, а током никого не ударит !
Тимур GМастер (2131) 16 лет назад
Благодарю за понятный ответ.
1.Просто H2O ток не проводит, чтобы проводить ток вода должна быть хотябы чуть подсолена.
2.Ударит тех кто будет находится в радиусе поражения.
Тимур GМастер (2131) 16 лет назад
Радиус поражения?
очень сильний мощьный ток я даже не знаю какой амперметраж нужен, но поблизости ударит не плохо, представь молния бьет в море ток высокой мощи и не всех бьёт.
Будет короткое замыкание на электростанции, но если кабели хорошо заизолировать, то ничего не будет.
_____________________________________
Интересуешься контроллером, приводом и автоматизацией? — заходи на [ссылка заблокирована по решению администрации проекта]
Источник: [ссылка появится после проверки модератором]
По сути, вопрос не научный, а скорее схоластический. Граница между проводниками и изоляторами весьма условна. Даже у дистиллированной воды есть проводимость, которая оказывается посередине этой границы. Диэлектрики, даже воздух, тоже проводят электрический ток, иначе бы мы никогда не видели молний. С водой все сложнее, чем больше примесей, тем лучше электропроводность воды.