Jégkrém

Ice
Kategória  IV  : oxidok és hidroxidok
A fagylalt cikk szemléltető képe
Fagyvirág
Tábornok
IUPAC név I h vagy hatszögletű jég (földi)
CAS-szám 7732-18-5
Strunz osztály 4.AA.05

4 OXID (hidroxidok, V [5,6] vanadátok, arzenitek, antimonitok, bizmutok, szulfitok, szelenitek, telluritok, jodátok)
 4.A Fém: Oxigén = 2,1 és 1: 1
  4.AA Kation : Anion (M: O) = 2: 1 (és 1,8: 1)
   4.AA.05 Ice H2O
P 6 3 / mmc űrcsoport
6 / m 2 / m 2 / m
Dana osztálya 04.01.02.01

Oxidok
4. Egyszerű oxidok

4.1.2.1 H 2 O jég
Kémiai formula H 2 O   [polimorfok]H 2 O
Azonosítás
Forma tömeg 18,0153 ± 0,0004 amu
H 11,19%, O 88,81%,
Szín színtelen vagy fehér, vastag rétegekben kékes vagy zöldes, vastag tömegében világoskék, de a gyakorlatban az összes szín a szennyeződésektől függően többé-kevésbé halvány
Kristályosztály és űrcsoport dihexagonális dipiramidális 6 / mmm (6 / m 2 / m 2 / m)
P63 / mmc tércsoport
Kristály rendszer hatszögletű
Bravais hálózat a = 4,498 - 4,51  Å , c = 7,338 - 7,35  Å , Z = 4
Hasítás egyik sem csúszik a következőre: {001}
Szünet kagylós (törékeny), kompakt jég apró töredékekre tört formája
Habitus lapított hatágú hócsillag-kristályok, vályúkristályok, hatszögletű kristályok, amelyek nagyon változatos és összetett megjelenésűek, a képződés hőmérsékletétől, az átkristályosodástól vagy az anyag jellegétől függően víz szilárd, folyékony, gáz, a lerakódás kora, fehér tömegű, akantusz levélfagy, több koncentrikus kristály által képzett jégeső, a hordozó kőzetek, csontváztömegek, faágak, dendritek vagy jégcseppkövek, néha jégkockáknak, poroknak, pornak nevezett szintbe helyezett vagy ellapított szemcsés aggregátumok.
Arcok film, prizmás, fogászati, masszív
Testvérvárosi kapcsolat testvérvárosi terv (α): {0001} és (b): {0001¯}
Mohs-skála 1.5
Vonal fehér
Szikra üveges, néha unalmas
Optikai tulajdonságok
Törésmutató nω = 1,309 , nε = 1,311
Birefringence Egytengelyű (+) 8 = 0,001
Ultraibolya fluoreszcencia nem
Átláthatóság átlátszó-áttetsző
Kémiai tulajdonságok
Sűrűség 0,9167, 0,91-0,93 között
Olvadási hőmérséklet 0 ° C
Kémiai viselkedés normál nyomáson
Fizikai tulajdonságok
Mágnesesség diamágneses
SI és STP mértékegységei, hacsak másképp nem szerepel.
Jégkrém Kép az Infoboxban. Főbb jellemzői
Kémiai formula HO
Fizikai jellemzők
Kristály rendszer Hatszögletű kristályrendszer
Térfogat 0,92 gramm köbcentiméterenként
Mechanikai jellemzők
Mohs keménység 1.5

A jég a víz (kémiai képlete H 2 O) amikor szilárd állapotban vannak . Ezt az elemet a természetben és a laboratóriumban széles körben tanulmányozzák a tudósok, kezdve a glaciológusokkal , sűrített anyagfizikusokkal és más, különféle szakterületek kriológusaival: gyakran sok szennyeződést vagy zárványt tartalmaz, amelyek eredete sokféle. A meteorológusok pelyhek képződését követik a többé-kevésbé poros hideg vízbe jutó vízgőzből , a geológusok és az ásványtanászok, a barlangkutatók összefogásával , nemcsak a jegesedésű helyeken, hanem szokatlan formák alatt, száraz és száraz sivatagokban, szárazabb és védettebb helyeken a hegyek, például mély barlangok és jeges üregek, ahol a jég sokáig megmarad.

Az ásványi jég

Az univerzumban bővelkedő ásványi jég , a Föld felszínén a leggyakoribb ásvány , különösen nagy magasságban és a pólusok közelében, több mint tíz polimorf változat írja le, amelyek a csillagközi nyomások különböző tartományaihoz igazodnak, és röntgendiffrakcióval és spektroszkópiával határozhatók meg, de a gyakorlatban a Földnek csak egyetlen természetes formája létezik, közönséges hatszögletű szimmetriájú kristályos jég, amelyet tudományos angol nyelven jelölnek I h . Kristálykémiai szempontból egy oxigénatom a négy másik oxigénatom által alkotott szabályos tetraéder közepén található , 0,276 7 nm távolságra  , a HOH molekulaszög 109 ° 47 ′ -ben rögzül. A fennmaradó kohézió pedig hidrogénkötések biztosítják . A földfelszín azon területe, ahol a víz fagyott formában található, elméletileg a krioszféra .

A normál légköri nyomáson ( 101 325  Pa ), az állam a tiszta víz elvileg jég, amikor annak hőmérséklete alatt van olvadáspontja amely egyezményesen, 0  ° C-on ( azaz 273,15  K ). Csíra vagy jégkristályok hiányában azonban az állóvizet fagyás nélkül könnyen lehűthetjük 0  ° C alatti hőmérsékletre , instabil egyensúlyi állapotban, amelyet túlhűtésnek hívunk , és így elérheti a -48  ° C hőmérsékletet . A jég olvadási hőmérsékletét rögzített pontként használtuk a Celsius-hőmérsékleti skála eredeti meghatározásához, a Celsius- fok ° C-nál kezdődő eredeténél .

A kémikusok kivételes és természetesen abnormális vizet is találnak, mivel a jég sűrűsége kisebb, mint a folyékony víz sűrűsége. Ennek eredményeként a jégkockák úsznak a vízen, mivel a jéghegyek a tengeren haladnak, vagy a jeges felületek, amelyek a víztestek vagy folyók mély fagyásakor jelentkeznek, felszakadáskor a felszínre kerülnek, és szétszakadáskor szörnyű klasztereket képezhetnek. . a jég jam . A hatszögletű jégásvány mind a havat, mind a pelyheket , a fagyot és a hócölöpöket vagy -neveket egyaránt jelöli .

Jégkő

A kőzetjég ásványi kristályüveg keveréke, nem szabályos formák vagy geometriai, a szilárd anyag mechanikája ismerős törzsmechanikai törvény. A polikristályos jég, annak szennyeződéseitől vagy zárványaitól függetlenül, gyakorlatilag áthatolhatatlan a folyékony víz számára. Állaga és jellemzői rendkívül változatosak, attól függően, hogy keletkeznek vagy kialakulnak, az átélt metamorfózisok és deformációk, illetve a konzerváló vagy konzerváló környezetek. A polikristályos jégre példa a felhőben ömlesztve fagyó víz terméke, amelyet jégesőnek vagy jégesőnek neveznek, ha észrevehető olvadás nélkül sikerül a földre zuhannia. A sziklajég a víz tömeges lefagyásának következménye lehet, ez a folyókból, tavakból, a tengerből vagy a mesterséges jégből származik, a víz különböző formájú fagyasztási termékei (vízgőz a levegő, megolvadt és újraolvadt víz, a talajokba vagy a víztartó rétegekbe juttatott víz), ez a jégmezők esetében a forrásoktól lefelé haladva, amelyek állandóan átalakulnak vízellátás és megfelelő hőmérséklet esetén, a jég a talajon ellaposodik egymást követő nedves légáramok, a természetes hűtők területein felhalmozódó jég a földből kijövő hűtőlevegő szoros áramlása miatt, a kőzetekből szivárgó víz fagyásából vagy a jég , tarinák, cseppkövek eredetű rögzítő bevonatokból származó jég vagy különféle jeges növekedések, de mulandó vagy állandó módon fagyott talaj jége is , mint például az örökfagy . A jégkőzetet továbbra is a hómezők vagy a hatalmas hófelhalmozódások gleccserekké történő átalakítása jelenti , amelyek maguk is elszakadtak és szétszóródtak a tengerben vagy tavakban jéghegyekké . Még mindig ott van a sarki sapka jege , amely alacsony hőmérsékleten nagyon lassan képződik, reformálódik és deformálódik. Ez a fajta kőjég még mindig titokzatos, mert a gyakorlatban lehetetlen kísérleti úton reprodukálni a laboratóriumban. A jégkő olvadása általában hatalmas folyékony mennyiségű édesvíz megjelenését teszi lehetővé. A jéghidrológia tanulmányozásának tárgya.

Jégfizika az Univerzumban és a Földön

A jég a magnézium- és a vas-szilikátokkal együtt, mint például az olivin , a Naprendszer leggyakoribb ásványa. Főleg az óriási különc bolygókat és azok műholdjait foglalja el. A felkelő naphoz közeli terület kétségtelenül korán kiszáradt, és a víz csak üstökösök hordozva térhetett oda a Naprendszer perifériájáról. Ez a helyzet a Földön mérsékelten meleg helyzetben lenne. Az üstökös a nap felé közeledve jégének egyre nagyobb része köbössé válik.

A jégnek több mint tizenegy polimorf változata van, amelyek létezési területeinek többségét az alábbi fázisdiagram mutatja be. Amorf formában is létezik .

A normál légköri nyomáson (és akár a nyomás körülbelül 0,2  GPa , vagy 2000  bar), a vízmolekulák rendes jég formájában egy kristályszerkezet egy hexagonális rács ( a = 4,52  Á , c = 7,37  Å ), a stabilitása, amely hidrogénkötések biztosítják  ; ezt a polimorf változatot "jég 1 h  " -nak vagy "  jég I h  " -nek ( h hatszögletűnek) nevezzük .

Ennek a szerkezetnek alacsony a tömörsége, és a közönséges jég sűrűsége alacsonyabb, mint a vízé ( 917  kg / m 3 tiszta jég esetén 0  ° C-on , normál légköri nyomáson).

Ez megmagyarázza, hogy a közönséges jég olvadáspontjának hőmérséklete növekvő nyomás mellett csökken (ez anomália: az olvadási hőmérséklet általában nyomással növekszik) minimum -22  ° C-ra (vö. A jég fázisdiagramjával) körülbelül 0,2  GPa nyomáson (itt kezdődik a III. jég tartománya).

A hőmérséklet és a nyomás körülményeitől függően a jég más kristályszerkezetet is felvehet, általában kompaktabb, mint a szokásos jég; A jég ezen fajtáinak egy része megtalálható a többi bolygó vagy a nagy bolygók műholdjainak felszínén uralkodó szélsőséges körülmények között , mint például Európa , Ganymede vagy akár a Naprendszer Callisto  :

Fázis Jellemzők
Amorf jég Az amorf jég kristályszerkezet nélküli jég. Az amorf jégnek három formája van: alacsony sűrűség légköri nyomáson vagy alacsonyabb, nagy sűrűségű és nagyon nagy sűrűségű, nagyobb nyomáson képződik. Folyékony víz ultragyors hűtésével nyerik őket. Az amorf jeget vízcseppek kioltásával nyerhetjük.
Jég I h Hatszögletű rács kristályos jég. A legtöbb jég a bioszférában jelentése I H jeget , egy kis I c , VII, és a XI jég .
Jég I c Arccentrikus köbös metastabil jégforma . Az oxigénatomok úgy vannak elrendezve, mint a gyémánt szerkezetében. 130 és 220  K között fordul elő , és 240  K- ig is létezhet , ahol jéggé alakul I h . Időnként jelen lehet a felső légkörben. Sűrűség 0,9.
Jég II Nagyon rendezett központú ortorombos forma . Előállított jég I h préseléssel hőmérsékleten 190 , hogy 210  K . Fűtéssel III jéggé alakul . Sűrűség kb. 1.2.
Jég III Tetragonális jég , amelyet folyékony víz 250  K-ra történő hűtésével állítanak elő 300  MPa nyomás alatt . Sűrűség kb. 1.1.
Jég IV Metastabil ortorombos fázis . Előállítható nagy sűrűségű amorf jég lassú melegítésével, 810  MPa nyomáson . Nem alakul ki könnyen csíra nélkül.
Jég V. Monoklinikus fázis központosított alappal. Produced by hűtővizet 253  K alatt 500  MPa . A legösszetettebb szerkezet. Sűrűség kb. 1.2.
Jég VI A tetragonális jég által termelt hűtőfolyadék víz 270  K alatti 1.1  GPa . Bemutatja Debye relaxációját . Sűrűség kb. 1.3.
Jég VII Egyszerű köbös fázis. A hidrogénatomok rendezetlen helyzete. A hidrogénkötések két összekapcsolódó hálózatot alkotnak. Debye relaxáció. Sűrűség kb. 1.7. A természetes jeget a gyémántokban zárványok formájában figyelték meg
Jég VIII A Ice VII rendezettebb változata, ahol a hidrogénatomok fix pozíciókat foglalnak el. A VII jeget -5  ° C alatt lehűtve állítják elő .
Jég IX Tetragonális fázis. Készült fokozatosan Ice III hűtés révén a 208  K és 165  K , stabil 140  K és közötti nyomáson 200  MPa és 400  MPa . Sűrűség 1.16.
Jég X Jég a fázisban a protonok szimmetrikus egybeesésével rendezve ( protonok rendezett szimmetrikus ). Körülbelül 70  GPa .
Jég XI Alacsony hőmérsékletű, hatszögletű jég ortorombos formája . Ez ferroelektromos . A XI jeget az I h jég legstabilabb formájának tekintik . A természetes átalakulás nagyon lassú. XI- től kezdődően az antarktiszi jégkorszakban jeget találtak volna 100 és 10 000 év között. Az egyik tanulmány azt sugallja, hogy ez az ellentmondásos XI jég -36  ° C alatt alakulna ki , jóval -192  ° C olvadáspont felett .
Fagylalt XII Tetragonális, metastabil fázis. Az V és a VI jég fázisterében figyelhető meg. Nagy sűrűségű amorf jég 77  K- ról 183  K-ra történő 810  MPa alatti melegítésével állítható elő . Sűrűség kb. 1,3 127  K-ra .
Jég XIII Monoklinikus szakasz. Produced by hűtővizet 130  K alatt 500  MPa . Az V. jég rendezett protonformája
Fagylalt XIV Ortorombos fázis. 118  K alatti nyomáson , 1,2  GPa nyomáson . Rendezett jég protonforma XII.
Jég XV Rendezett proton jég formájában VI által termelt hűtővizet közötti 80  K és 108  K alatti 1.1  GPa .
Jég XVI Clathrate mesterségesen kapott 2014-ben, 147  K alatti vákuumban . Sűrűség 0,85.

Kísérleti körülmények között termodinamikailag instabil, bár kriogén hőmérsékleten sikeresen megmaradt. 145 - 147  Kelvin felett pozitív nyomás alatt a XVI jég I c jéggé , majd közönséges jé I h- vá változik . Elméleti tanulmányok azt jósolják, hogy a XVI jég negatív nyomáson (azaz feszültség alatt) termodinamikailag stabil.

Fagylalt XVII A 2016-ban mesterségesen előállított klatrát nagynyomású hidrogénatmoszféra alatt, amely kialakulása után 120  K alatti környezeti nyomáson metastabillá válik .

Ez a jégforma képes ismételten felszívni, majd felszabadítani a hidrogént, legfeljebb tömegének 5% -áig. Egyéb gázok, például nitrogén hatékony elnyelésére is képes, ami lehetővé teheti a jövőben ipari gázelválasztási alkalmazásokban történő felhasználását.

XVIII. Jég (szuperionos jég) Ezt a vízfázist, amelyet 1988-ban jósoltak meg, mesterségesen nyerik 2018-ban, és 2019-ben megerősítik. Magas hőmérsékleten (2000 ° C felett) és nagy nyomáson állítják elő. Ellentétben a többi fázis, ahol a víz molekulák maradnak individualizált, jeges XVIII, az oxigén ionok O 2- képeznek lapcentrált köbös kristály szerkezete , amelyen keresztül a hidrogén ionok H + szabadon mozoghatnak, amely ez a jég XVIII a vezetőképessége 10 5 S / m , összehasonlítható az arzén vagy a grafit értékével .  

A közönséges jég fizikai tulajdonságai (jég I h )

Szigorú szempontból a természetes jég és annak több természetes formájának és előfordulásának leírását az ásványtan területére kell fenntartani. Tehát a háztartási jég, a szintetikus jég vagy a banális műjég, a sípályákra vetített jég és a pályák vagy jéggyűrűk felszerelése nem (természetes) ásványi anyag. Fizikus vagy fizikai-kémikus számára azonban hasonló módon leírhatók.

A gyakori hó, csapadék vagy meteorok pehely vagy lapos, hatszögletű jégkristályok formájában, amelyek mérete jóval kisebb, mint 7  mm , a gyakorlatban 85–95% levegőt tartalmaznak.

A szemcsés jég 85–30% levegőt tartalmazhat. A tűz vagy a hómező jége csak 30% és 20% közötti levegőt tartalmaz, míg ezen tartalom alatt a polikristályos kék jég csak majdnem kiürült állapotú légbuborékokat tartalmaz. A gleccserben a polikristályos aggregátumok kivételesen egyedi, 45 m- nél nagyobb egyedi kristályokat ölelhetnek fel  . A nagy fagykristályok elérhetik a 10  métert , különösen a gleccser hasadékokban, a barlangokban és a régi aknákban szárazon és hidegen.

Sűrűség és sűrűség

A sűrűsége a jég 917  kg / m 3 át 0  ° C-on , és a lineáris hőtágulási együtthatója körülbelül 9  × 10 -5  / K , még mindig 0  ° C-on .

Az egyik sajátossága a jég, hogy kisebb sűrűségű, mint a folyékony víz, ami megközelítőleg 1000  kg / m 3 át 0  ° C-on és légköri nyomáson. A jég tehát a folyékony víz felszínén úszik, ami szokatlan jelenség, mert a legtöbb anyagnál fordított jelenség fordul elő.

A víz fagyasztását követő térfogat-növekedés elősegíti a krioklasztikát , vagyis a kőzetek (korábban repedezett) frakcionálását a fagyasztás és felengedés váltakozásával. Szerepe van a krioturbációban , vagyis a talaj és a talajrészecskék mozgásában, ugyanazon váltakozások hatására.

Mechanikai tulajdonságok

A lineáris tágulási együtthatója az üveg körülbelül 9  × 10 -5  / K , hogy 0  ° C-on .

A jég összenyomhatósága 12 e - 12 / Pa nagyságrendű .

A jég hozama erősen változik a felhasznált jég minőségétől függően: 10  kPa a gleccserjégnél, 60  kPa a műjégnél.

A Young jégmoduljának elfogadott értéke megközelítőleg 9,33  GPa .

Műanyag határa 3,5  MPa (kompresszióban). A jég folyási szilárdsága / hozama 60 és 350 között az összes ismert szilárd anyag közül a legnagyobb (kb. 2 az acél esetében, és legfeljebb 10 a lágy vas esetében).

Egy empirikus képlet lehetővé teszi a jégréteg által tolerálható nyomás meghatározását; ha H- t centiméterként vesszük figyelembe a jég vastagságában, akkor a 4 · H 2 megadja azon kg / m 2 számot, amelyet a réteg képes lesz megtörni anélkül.

A mechanikai tulajdonságok ugyanúgy megmagyarázzák bizonyos kellően koherens fagylaltok jó rezgési és akusztikai képességeit, mint a jégtömbökből készült szobrászat könnyű képességét. Például több hangszer is készíthető, olyan szokatlan, mint a hagyományos formák.

A keménység nagymértékben változik a tapasztalt hőmérséklettől függően. A jég a magas hegyekben vagy az Antarktiszon , −44  ° C-on , 4-es keménységű, ekvivalens a fluoritéval .

A –196 ° C-ra ( 77  K  : a forró folyékony nitrogén hőmérséklete) hűtött  jég földpát keménységű , azaz a Mohs-skálán 6-os .

Vegye figyelembe, hogy a "földönkívüli jég" egyéb morfológiája még nehezebb lehet.

A vízi jég a Külső Naprendszerben való bőségének és alacsony hőmérsékleten történő nagy keménységének köszönhetően az óriásbolygók, valamint a Kuiper-övtárgyak és üstökösök holdjainak alapvető építőanyaga  ; mint a sziklák a Belső Naprendszer testei  : tellúr bolygók és aszteroidák . Termikus tulajdonságok

A 0  ° C-on , a latens hő fúziós jég 333  kJ kg -1 és annak egyedi hőkapacitása 2.06  kJ kg -1  K -1  ; ez csak a fele a víz fajlagos hőkapacitásának 0  ° C-on (4,217  kJ kg −1  K −1 ), és szinte lineárisan változik a hőmérséklet függvényében (+ 0,17% / K).

A hővezető jég 2.1  W m -1  K -1 át 0  ° C-on , és növekszik a hőmérséklet csökkentése (meredekség nagyságrendű -0,57% / K); ezért mindig sokkal nagyobb, mint a víz hővezetési tényezője 0  ° C-on , ami egyenlő 0,55  W m −1  K −1 .

A távol-északi inuitok valamikor tipikus lekerekített jégkunyhója kompakt, finom szemcsékből álló tömbvágású hó előre gyártott alakú elemeiből készül. Feltűnően szigetelő, mert jól védett a túlfeltárt folyosón elérhető szerkezet alatt, a pozitív hőmérséklet könnyen eléri a néhány fokot, így az ember felfedi magát, mert meleg van.

Optikai tulajdonságok

A jégkőzetnek számító polikristályos anyag fényhatásai számtalannak tűnnek ezeknek az átlátszó arcoknak és az őket keresztező fényjátéknak megfelelően. Jégszobrászok és a létesítmények vagy más felbukkanó szállodák vagy jégvárosok világítási tervezői használják őket .

A közönséges jég fehér színét a levegő gáznemű zárványai okozzák. Általánosságban elmondható, hogy a kompakt jég a kéket tükrözi, és a látható spektrumban elnyeli a többi színt.

Kőzettani osztályozás és paleoklimatológiai információk

A sziklajégről termékeny kőzettani tanulmányok készültek, amelyek időnként különbséget tesznek az úgynevezett jég között:

  • magmás , amelyet folyékony víz kristályosításával vagy teljesen megolvadt jég átkristályosításával nyernek;
  • üledék , például hó, víz, hó, jég felhalmozódott többé-kevésbé fagyott hó, amelyet angolszász firn , fagy, fagy , jégeső névvel jelölnek meg , röviden ismerteti a korábban meghatározott ásványi jeget ;
  • metamorf , például gleccserekben, ahol a jégtömegek nagy nyomás alatt vannak. Ez a jégkőzet alig tartalmaz levegőt, csak nyomás alatt álló légbuborékok formájában, és deformálódhat és átkristályosodhat. Ez vonatkozik a sarki sapkák jégére is.

Nyilvánvalóvá vált, hogy a jégmagok , amelyek több mint 300 000 évesek lehetnek, szennyeződéseik révén információkat tártak fel a paleoklimátokról . A csapdába esett légbuborékok segítségével a modellek lehetővé teszik számunkra, hogy újra felfedezzük a légkör állapotának alakulását , és mindenekelőtt érzékeljük a vulkanikus ejecta finom részecskéit vagy porát , amelyek bolygói szinten véglegesen zavarták a légkört. Ezután lehetőség nyílik modellhőmérsékletek javaslatára, elemzésre, és megkísérelni elkülöníteni a vulkanikus, szárazföldi, tengeri, kozmikus, sőt emberi csapadékokat a közelmúlt fosszilis vagy kémiai légköri szennyeződéseitől.

Jég szobahőmérsékleten

2005-ben Heon Kang, a Szöuli Egyetem koreai csapata szobahőmérsékleten ( 20  ° C ) vízjeget tudott szerezni . Ehhez elektromos mezőt vezetnek be egy pásztázó alagútmikroszkóp csúcsa és egy arany felület között , ahol egy folyékony vízréteget helyeznek el, vastagsága nanométer nagyságrendű .

Ebben a kísérletben a víz jéggé válik, mert a vízmolekulák elektrosztatikus dipólusai igazodnak az elektromos mezőhöz. Az elektromos tér intenzitása, amelynél ez a változás megjelenik (10 6  V m −1 ), ezerszer kevésbé fontos, mint amit a modellek jósoltak.

Annak ellenére, hogy nagyon vékony réteg a víz használata esetén ez a jelenség, a szerzők szerint, előfordulhat vihar felhők vagy kőzet mikrorepedések, valamint a nanotechnológiai berendezések .

Keverékek

Eutektikus fúzió

Télen az utak sósak a jég megolvadása érdekében. Szigorúbban nem a jég olvad meg, hanem egy bináris jég-só keverék.

Amikor a NaCl-só (Na + , Cl - ) jéggel érintkezik, az ionok disszociálnak és átrendeződnek a vízmolekulák köré, mert polárosak (H 2 δ + , O δ− , ami lehetővé teszi egy vegyület (H 2 O) (NaCl).

Ez az átrendeződés csak kis atommozgásokat igényel, ezért a szilárd fázisban megy végbe.

Amikor sózás , só (szilárd) feleslegben van. Ezért eutektikus oldat (~ 23 tömegszázalék) létrehozása érdekében a vízzel átrendeződik. A olvadáspontja ilyen keverék körülbelül -21,6  ° C . A só tehát lehetővé teszi az érintkezésbe kerülő jég megolvadását, ha annak hőmérséklete nincs -21,6  ° C alatt . Az Oroszországban , például a rendkívüli hideg, só hozzáadásával az utak teljesen hatástalan. Ezért meg kell találnunk egy másik módszert arra, hogy az útvonalak járhatóak legyenek.

Amikor az összes szilárd só hígul az olvasztott jégben, a keletkező folyékony fázis folytatja a jég megolvadását érintkezésben. A sókoncentráció (23% m-re korlátozva) fokozatosan csökken, amíg el nem éri a hőmérséklet által diktált egyensúlyt. A víz-só fázis diagram alapján meghatározható ez a végső koncentráció.

A következő fázisdiagram a keverék olvadáspontját mutatja a víz-só arány függvényében.

Történelem

A női szó a klasszikus latinban a glacĭēs, ēī volt , jelentése "jég, jégkocka" (de a " sárgarézre jellemző keménység, merevség  " is) jól korrelál a glăciāre igével, ami azt jelenti, hogy "jéggé változik, megfagy, akár meg is fagy rettegéstől vagy félelemből ”, de„ megkeményedni, megszilárdulni ”, vagy akár intranzitív formában,„ megkeményedni, megfagyni, megdermedni, kazefektálni… ” De mindenekelőtt a népszerű latin szó Glacia , amelynek nyomán az olasz Ghiaccio és a francia szósszal . A germán nyelvek megőrizték másik indoeurópai gyökere isa , gyakori a kelta világ, valamint az északi van , a svéd a német Eis , angol jég ... míg a szláv nyelvek állandósult vezetett , lo ...

A jég, hó vagy fagy valószínű kitörésének, majd esetleges fenntartásának ideje a téli szezon nevének eredeténél ugyanúgy a hibernálás ideje a férfiaknak, mint sok állatnak . A kellően sima jég vagy a teherbíró hó ideális támaszték a csúszáshoz vagy a rakomány mozgatásához szánokban vagy tartályokban , amelyeket a kerékgyártó tolószerkezettel adaptál . Paradox módon a trollkodást irányító parasztkultúrák aktívak maradnak az erdőkben vagy a hegyi magasságokban, biztosítva többféle anyag, illetve emberi vagy állati élelmiszer szállítását. A hibernálás mindenekelőtt megmarad az ősszel összegyűjtött mezőgazdasági metaforának vagy tartalékoknak, valamint védelmet nyújt a ház leggyengébb vagy a legkevésbé felszereltek számára a ház rossz időjárása ellen, jól védve vagy elszigetelve az ellenőrzött hó- vagy jégréteg alatt. Az egyik összegyűjtött anyag néha jég vagy hó volt.

A jég megőrzését szolgáló legrégebbi glacière nevű épületek vagy építmények négyezer évvel ezelőttiek és Mezopotámiában találhatók . Ezek fordított kúpos alakú földszerkezetek.

Találunk kutak, kutak hó jég a jég kereskedelmi és megőrzésére irányuló ilyen élelmiszerek a világ minden tájáról: Kína a VIII th  század  ie. AD , Korea , mediterrán valószínűleg még a római időkben, Spanyolország , Algéria , Franciaország ,  stb , Amely a XVI .  Században jelent meg Nyugat-Európa vonatkozásában. Ezek a nagy épületek, amelyek időnként kollektív kezelés alatt állnak, egész évben, vagy legalábbis egy perzselő nyár végéig képesek voltak jeget tartani a legközelebbi városok és falvak ellátása érdekében. A reneszánsz óta a gazdasági és politikai szempontból egyaránt virágzó időszaknak köszönhetően a kultúrák közötti cserék lehetővé tették a termék újrafelfedezését Franciaország, Olaszország és Spanyolország között. A jeget fagylalt készítésére, italok és ételek hűsítésére használták, különösen fagyasztva tartósították az ételeket vagy ételeket, miközben az orvosok még fájdalom, láz, érzéstelenítő stb. Csillapítására is felírták.

Angliában és Észak-Amerikában a XVII .  Századtól elterjedtek a mélyárokkal és a könnyű hozzáféréssel rendelkező rámpával jellemezhető hűtőházak vagy hűtők . A szerkezet szigetelésének megerősítése érdekében a nádtetőn gyakran előforduló tetőn kívül a hűtők vezetői tömbelválasztóként széles körben alkalmazzák a szigetelő szalmát a tető alatt vagy a burkolat alatt. A jó kapacitású menedékhely számára nem ritka, hogy száz tonna jeget kell összegyűjteni. A betakarítás megkönnyítése érdekében a kiszolgált tavakból vagy befagyott tavakból származó jeget gyakran részesítették előnyben.

A „hűtőket” arra használták, amíg a végén a XIX E  század vagyis amíg a megjelenése a gyárak gyártási jég, amely lehetővé teszi, hogy készítsen a jég iparilag, nap mint nap, anélkül, hogy l. Veszély az évszakok.

Vannak jégszállodák Svédországban Jukkasjärviben , Quebecben , Alaszkában, Grönlandon vagy Kanadában, sőt Kínában efemer jégvárosok is vannak. Néha gyakran lenyelnek akár 20 000 tonna havat és 3000 tonna jeget .

Laboratórium

Néhány laboratórium kifejezetten a jeget vizsgálja:

Kifejezések

Vékony jégen korcsolyázáskor a biztonság a sebességgel jár . Mondat fordítása A korcsolya felett vékony jég, a biztonsága a mi sebesség által idézett amerikai filozófus , Ralph Waldo Emerson , az első része a esszék című Prudence , és közzé 1841-ben.

Megjegyzések és hivatkozások

Megjegyzések

  1. Eredetileg hatszögletű jéghez, de a valóságban az ismert kristályos forma első osztálya a hatszögletű háló I vagy 1 jelölését jelenti
  2. A geológiai elméletek a hógolyó Föld a Precambrian vállal a globális és tökéletes krioszféráját. A valóságban a vulkáni megnyilvánulásoknak köszönhetően néhány konkrét ponton gyorsan áttörték.
  3. nyomásnál nagyobb nyomáson a 200 MPa, jég (formák II IX) normális, azaz, sűrűbb, mint a víz.
  4. A hó kristályok képződését szabályozó fizikai mechanizmusok vizsgálata a hőmérséklet, a telített gőznyomás, a belső túltelítettség és más külső paraméterek rendkívül érzékeny hatását mutatja, Kenneth szerint nem egy egykristály, hanem a megfigyelt többszörös és különböző kristályos formák magyarázata. G. Libbrecht, A hókristályok fizikája , idézett opus.
  5. A petrográfiában a név ugyanaz, ellentétben a kvarc (ásványi anyag) / kvarcit (kőzet) párral . Figyelembe kell vennünk a különböző fagylaltfajtákat. Például az alpesi, mérsékelt, izlandi gleccserek jégének tulajdonságai nem azonosak. Az utóbbiak például könnyebben alkotnak jégsapkás gleccsereket.
  6. A glaciológus az egyes szemcsék vagy kristályok méretét, alakját, elrendezését vizsgálja. De a gyártása vagy növekedése a hatszögletű szimmetriatengelyek statisztikai irányai szerint, a zárványok tartalma:
    • szénsavas: megkövesedett légbuborékok,
    • folyadékok: többé-kevésbé sós vagy túlhűtött víz cseppjei,
    • szilárd: különböző szennyező anyagok, (mikro) kristályok, szikla törmelék ,  stb
  7. Egyes régi hivatkozások külső link.
  8. Az I c jég nagyon alacsony nyomáson és folyékony hidrogén hőmérsékletén jelenik meg.
  9. Az eredetileg folyékony vízzel kellően megtöltött tartály, például egy üvegpalack felszakadása a víz jégbe fagyása során figyelhető meg.
  10. Firn, vagyis itt a hó jég , kompakt hó és részben átkristályosítjuk gabona elszámolási és részleges olvadás, ellátó gleccserek, például jégsapkák lennének, potenciálisan instabil mintegy tíz méterrel a felszín alatt felhalmozási és olykor elolvad, áramfejlesztő nagy víztározók vagy zsebek a gleccseren belül. A gleccserekbe beszivárgó víz eredeténél lenne. A firn réteg azonban a metamorfózis kezdetét és lefolyását jelenti a kőjéggé, különösen a levegő fokozatos eltávolításával. Egy sífutópályán vagy hagyományos szánkópályán a firn már a jeges ösvényen látható anyagot képviseli. Régi hó is, amely részben szemcsés és sűrű. Ne feledje, hogy a svájci német der Firn kifejezés a régi fehéres maradék havat jelöli, amelynek sűrűsége 0,4 és 0,83 g / cm 3 között van .
  11. jég vízálló és szigetelő ásvány, természetesen ha jég marad és nem olvad meg.

Hivatkozások

  1. A osztályozása ásványok választott , hogy a Strunz , kivéve a polimorf szilícium-dioxid, amelyek közé sorolják szilikátok.
  2. számított molekulatömege a „  atomsúlya a Elements 2007  ” on www.chem.qmul.ac.uk .
  3. víz -48 ° C-ig folyékony lehet! , a sciencesetavenir.fr oldalon .
  4. (a) Benjamin J. Murray , "  kialakulását és stabilitását a köbös jeges vízben cseppecskék  " , Fizikai Kémiai Chemical Physics , Vol.  8, n o  1,2006, P.  186–192 ( PMID  16482260 , DOI  10.1039 / b513480c , Bibcode  2006PCCP .... 8..186M , online olvasás )
  5. (a) Benjamin J. Murray , "  A Enhanced képződését köbös jeges vizes szerves sav cseppek  " , Environmental Research Letters , vol.  3,2008, P.  025008 ( DOI  10.1088 / 1748-9326 / 3/2/025008 , Bibcode  2008ERL ..... 3b5008M , olvassa el online )
  6. (a) Benjamin J. Murray , „  A formáció köbös jeges körülmények között alá, hogy a Föld légkörébe  ” , Nature , Vol.  434, n °  7030,2005, P.  202–205 ( PMID  15758996 , DOI  10.1038 / nature03403 , Bibcode  2005Natur.434..202M )
  7. (in) Chaplin, Martin, "  Ice-kemence (Ice IV)  " , víz szerkezetével és a tudomány , a londoni South Bank Egyetem,2012. április 10(megtekintve 2012. július 30-án )
  8. (in) Chaplin, Martin, "  Ice-öt (Ice V)  " , víz szerkezetével és a tudomány , a londoni South Bank Egyetem,2012. április 10(megtekintve 2012. július 30-án )
  9. (in) Chaplin, Martin, "  Ice-hat (Ice VI)  " , víz szerkezetével és a tudomány , a londoni South Bank Egyetem,2012. április 10(megtekintve 2012. július 30-án )
  10. (en) "a gyémántokba burkolt jégkristályok mélyen a Föld palástjába helyezett vízzsebeket tárnak fel " - olvasható a gurumed.org oldalon, 2018. március 20-án.
  11. (en) O. Tschauner, S. Huang, E. Greenberg, VB Prakapenka, MA3 C. et al. , „  Ice-VII zárványok gyémántokban: Bizonyítékok vizes folyadékra a Föld mély köpenyében  ” , Science , vol.  359, n °  63802018. március 9, P.  1136-1139 ( DOI  10.1126 / science.aao3030 ).
  12. (in) Chaplin, Martin, "  Ice-hét (Ice VII)  " , víz szerkezetével és a tudomány , a londoni South Bank Egyetem,2012. április 10(megtekintve 2012. július 30-án )
  13. AD Fortes, IG Wood, D. Grigoriev, M. Alfredsson, S. Kipfstuhl, KS Knight és RI Smith, nincs bizonyíték nagyléptékű proton rendezés antarktiszi jég por neutron diffrakciós , J. Chem. Phys. 120 (2004) 11376.
  14. (in) Chaplin, Martin, "  hatszögletű Ice (jég ih)  " , víz szerkezetével és a tudomány , a londoni South Bank Egyetem,2012. április 10(megtekintve 2012. július 30-án )
  15. (in) Chaplin, Martin, "  Ice-tizenkét (Ice XII)  " , víz szerkezetével és a tudomány , a londoni South Bank Egyetem,2012. április 10(megtekintve 2012. július 30-án )
  16. (in) A. Falenty , "  A jég kialakulása és tulajdonságai XVI, amelyet egyfajta sII klatrát-hidrát kiürítésével nyernek  " , Nature , vol.  516, n o  7530,2014, P.  231–233 ( DOI  10.1038 / nature14014 )
  17. (a) Leonardo del Rosso, Milva Celli és Lorenzo Ulivi "  New porózus, vízzel jeges metastabil atmoszférikus nyomáson kaptunk kiürítésével hidrogénnel töltött jég  " , Nature Communications , Vol.  7, n o  13394,2016. november 7( DOI  10.1038 / ncomms13394 , online olvasás , hozzáférés : 2017. szeptember 15. )
  18. „  ” Ice XVII „: új határ a tiszta energia  ” , a francia Külügyminisztérium ,2017. január 3(megtekintve 2017. szeptember 15. )
  19. (in) Charles Day, "  SuperIonic jég Megfigyelés extrém nyomás és hőmérséklet  " , fizika ma ,2019. május 17( DOI  10.1063 / PT.6.1.20190517a , online olvasás ).
  20. (en) Marius Millot, Federica Coppari, J. Ryan Rygg, Antonio Correa Barrios, Sébastien Hamel és mtsai. , „  Sokkkal összenyomott szuperionos vízjég nanoszekundumos röntgendiffrakciója  ” , Nature , vol.  569,2019. május 9, P.  251–255 ( DOI  10.1038 / s41586-019-1114-6 ).
  21. Petrenko VF, a jég fizikája
  22. "  LIMA- AMIL  " , a www.uqac.ca webhelyen (hozzáférés : 2016. május 18. )
  23. Teljes szöveg

Lásd is

Bibliográfia

  • Ch. Martins, G. Chancel, A fagyos víz miatti nyomások , Annales des Ponts et Chaussées. Emlékiratok és kapcsolódó dokumentumokat a szakterületen az építési és a szolgáltatás a mérnök , 1874-ben, 1 st félév, p.  160–164 ( online olvasható )
  • Ada Acovitsioti-Hamlet, "Crafts jég a nyugat-mediterrán" kiegészítő n o  1 a feltételek ASER, 3 e  ed. , 120  p. , 2001.
  • Szövegek által összeállított Ada Acovitsioti-Hameau „De Neiges en GLACES ...”, Proceedings of the találkoztak először a kereskedelmi és kézműves fagylalt (Brignoles 1994), kiegészítés n o  5 a Cahier de l'ASER, 230  p. , 28 cikk, 1996.
  • Ada-Acovitsioti Hamlet, Maxime Duminil és Cedric Rey „Geniuses Givrés: mesterséges hideg feltalálók kiegészítő n o  9 füzet ASER, 106  o. , 2003.
  • Ronald L. Bonewitz, Margareth Carruthers, Richard Efthim, A világ kőzetei és ásványai, Delachaux és Niestlé, 2005, 360  p. (az angolszász mű fordítása, kiadó: Dorling Kindersley Limited, London, 2005), különös tekintettel a jég fejezetre .  154-155 ( ISBN  2-603-01337-8 )
  • Eun-Mi Choi, Young-Hwan Yoon, Sangyoub Lee Heon Kang, "Interfaciális víz átfagyása szobahőmérsékleten elektromos mezők alatt" , Physical Review Letters , n o  95,2005. augusztus.
  • Kenneth G. Libbrecht, „A hókristályok fizikája”, Reports on Progress in Physics , vol.  68., Fizikai Intézet kiadói, 2005, p.  855-895 .
  • Louis Lliboutry , A glaciológiai szerződés , 2 kötet, Masson kiadás, Párizs, 1964.
  • Louis Lliboutry, cikk a fagylaltról , Encyclopædia Universalis , Párizs, 2001.
  • Revue La Géographie n o  5 témája „Snow & Ice”, 2009. Különösen a cikket Béatrice Collignon a „inuitok emberek a hideg” és Gilles Fumey féle interjú a Claude Lorius sentinel jégen.

Kapcsolódó cikkek

Külső linkek