10 Чому океан не замерзає, або Виморожування чистої води
Для досвіду нам будуть потрібні: пластикова баночка, сіль.
Всі говорять про екологію. Модне слово таке. Зазвичай при цьому мають на увазі забруднення навколишнього нас світу. Дійсно, забруднити можна все що завгодно. Проблема ця стара як сам світ. Наприклад, багато первісних племен змушені були час від часу міняти місце стоянки, хоча їжі було ще вдосталь і вороги не нападали. Просто відходи, сміття, бруд так забивали поселення, що ставало нестерпним саме існування - і люди йшли. А ось жителі древнього українського міста Новгорода приблизно один раз в кожні п'ятнадцять років перестилали мостові з колод. Бруд затоплювала вулиці, і доводилося поверх старих колод класти нові. Коли археологи стали розкопувати ці колоди, виявилося, що мало не п'ятнадцять або двадцять шарів були накладені один на одного! Величезна стіс на місці вулиці!
На фотографії видно, що всередині шматка льоду утворюються як би бульбашки, спрямовані до центру. Це показує, що лід зростає від стінок всередину. Тобто виходить ніби стаканчик, всередині якого ще не замерзла вода.
Як же борються із забрудненням води? Її пропускають через спеціальні фільтри, обробляють різними речовинами, відстоюють у відстійниках ... Ми ж спробуємо простий досвід з виморожуванням.
Візьми будь-яку пластикову (не скляну!) Баночку. Можна використовувати порожню коробочку з-під йогурту. Тільки помий її ретельно з милом і обполосни, щоб вона була чистою. (Ми вже знаємо, що заморожувати воду в скляній банці не можна.) Налий в неї звичайної води з-під крана. Додай чверть чайної ложки солі. Розмішай. На смак це буде звичайна солона вода, досить противна, до речі.
Постав її в морозилку на ніч. Нехай вода замерзне. Вранці дістань її з морозилки і подивися уважно на лід. По-перше, ти побачиш, що він весь якийсь ребристий і горбистий, немов з змерзлих голок і крупинок. По крайней мере, відрізняється від звичайного льоду.
А ось на цій фотографії видно, що всередині прозорого льоду утворюється як би «вставлений» шматок з льоду непрозорого. Чому? До речі, зверніть увагу, що у шматка льоду є «кришка». Я підфарбував верх зеленкою, щоб її краще було видно. Ця кришка утворюється відразу, як лід на озері, і потім зростає вниз, назустріч льоду, наростаючому на стінках і дні.
Якщо почати підтавати лід під струменем води, то видно, що кришка і дно шматка льоду більш щільні, в першу чергу тане пухкий лід, який замерз в останню чергу.
Тут я дам ще пояснення до досвіду. Ми бачимо, що всередині є непрозорий циліндр льоду. Виявляється, що чим більше у воді розчинено всяких солей, чим більше в ній домішок, тим сильніше повинен бути мороз, щоб заморозити її. Тому відбувається кумедна річ: першим уздовж стінок і дна замерзає чистіша вода, а вода з домішками і розчиненими солями змерзається в центрі потім, в останню чергу. Це означає, що якщо заморозити воду з рівномірно розчиненими в ній домішками (попросту - брудом), то на стінках буде більш чистий лід, а всередині - більш брудний. Значить, просто заморозивши воду, ми поділяємо її по чистоті! Можна без всяких фільтрів отримувати більш чисту воду із забрудненої. Отже, як отримати більш чисту воду?
Треба залишити цю пластмасову баночку на деякий час в теплій кімнаті, поклавши в миску. Коли лід всередині трохи відтане, злий з неї «першу» воду в окрему чашку і постав поруч.
Дуже важливо не прогавити момент. Потрібно через кожні півгодини зливати воду з пластмасовою баночки в раковину, щоб під кінець залишився лише невеликий шматочок льоду (розміром з ластик). Ось цю «останню» воду вже теж можна перелити ще в одну чашку.
У тебе дві чашки. В одній вода з верхнього шару льоду, в другій вода «з глибини» льоду. Спробуй тепер на смак воду з однієї і з іншої чашки. Ти побачиш, що вода відрізняється. Виявляється, усередині льоду зібралася солона вода, а зовні - чиста!
Відбувається це тому, що вода замерзає неоднаково. Чим солоніша вода, тим гірше вона замерзає. Тепло віднімається в першу чергу від країв, тому у країв вода починає замерзати - і більш солоний розчин як би переміщається всередину.
Тобто, якщо у нас є забруднена вода, ми її заморожуємо, а потім цей шматок льоду ставимо «обтаівать». Чи не чекаємо, поки він ОБТАН повністю, а збираємо тільки воду з зовнішніх країв - це чистіша вода. В принципі, якщо зробити це кілька разів поспіль, - викидаючи «брудний» лід і повторно заморожуючи вже більш чисту воду з країв, - можна домогтися досить високого очищення води в домашніх умовах. Саме через більш високу солоність вода в морях і океанах замерзає при більш низьких температурах, ніж прісні озера. Вода ж у океанах солона!