background image

 

65

нагревании  до 50 ºС  несколько  смещается  в  низкочастотную  сторону  при 
небольшом  изменении  интенсивности  (здесь  же  следует  отметить,  что  в  спектре 
льда I такая 

полоса 

отсутствует, 

что 

подтверждает 

правильность 

её 

интерпретации).  В  то  же  время  полоса  трансляционных  колебаний,  четко 
наблюдаемая  при 5 ºС,  с  ростом  температуры  быстро  уменьшается  по 
интенсивности и при 50 ºС полностью исчезает. 

С  позиций  наших  представлений  о  строении  воды,  изложенных  выше,  полосу 

трансляционных  колебаний  следует  интерпретировать  как  колебание  квадруполь-
квадрупольной  связи  между  атомами  кислорода  двух  молекул  воды.  Такая  связь 
характерна  для  плотных  (тяжелых)  кластерных  структур  из  молекул  воды,  и  эта 
связь  разрушается  при 30-40 ºС  (см.  рис. 11), что  хорошо  коррелирует  с 
исчезновением трансляционной полосы при 50 ºС. 

Результаты  этих  работ  свидетельствуют  о  правильном  объяснении  нами 

аномальной теплоёмкости воды. 

9.3  Высокая удельная теплоёмкость. 

Вода имеет очень высокую удельную теплоемкость, которая вдвое превышает 

удельную  теплоемкость  ацетона,  растительного  масла,  фенола,  метилового  спирта, 
глицерина,  этилового  спирта,  парафина,  у  которых  она  составляет  приблизительно 
2  кДж/кг•К,  тогда  как  у  воды  эта  характеристика  имеет  величину  равную 4; у  льда 
- 2,06; у  водяного  пара – 2,08. Высокая  теплоемкость  воды  в  первую  очередь 
объясняется  очень  большим  поглощением  тепла  тяжелыми  кластерными 
структурами,  которое  в  первом  периоде  нагрева  тратиться  на  их  разрушение,  а 
последующее  нагревание  затрачивается  на  разрушение  очень  большого  количества 
Н-связей  в  различных  Н-ассоциатах  воды.  Высокая  теплота  парообразования  воды, 
более  чем  в  два  раза  превышающая  теплоту  парообразования  любого  вещества, 
объясняется очень высокой энергией поверхностного натяжения. В которую вносит 
свой  вклад  как  кластерные  структуры,  так  и  квадруполь-квадрупольное 
(тетраэдрическое)  взаимодействие  между  соседними  О-Н  группами  молекул  НОН, 
находящаяся на поверхности объёма воды (связь № 5 в табл. 5). 

 

O

H

H

H

H

O

(К) 

 

На  испарение  воды  затрачивается  в 7 раз  больше  теплоты,  чем  на  плавление 

льда.  И  это  понятно  почему;  лед  представляет  собой  однородную  кристаллическую 
структуру,  и  поверхностное  натяжение  как  у  воды,  у  него  отсутствует,  и  нет 
кластерных структур. 

9.4  Вязкость воды. 

Вязкость (внутреннее  трение) – свойство  жидких  тел  оказывать сопротивление 

их  течению – перемещению  одного  слоя  относительного  другого – под  действием 
внешних  сил.  Вязкость  определяется  тепловым  движением,  размерами  и  формой 
молекул, их взаиморасположением (упаковкой) и действием межмолекулярных сил, 
природа которых остается до сих пор невыясненной. 

При  рассмотрении  вопроса  о  жидком  состоянии  воды  нами  было  показано,  что 

одна  из  фаз,  входящих  в  состав  воды,  состоит  из  отдельных  Н-ассоциатов  или 
блоков  из  молекул  воды,  связанных  Н-связями.  Количество  молекул,  входящих  в 
блок, может быть самым разным, но их не может быть более двенадцати (табл. 8). 

Рассмотрим блок или ассоциат из молекул НОН, связанных Н-связями. Но этот 

блок  должен  иметь  определенный  размер  и  иметь  свои  границы.  На  схеме 8 
показана пара блоков А и В, имеющих по пяти молекул воды.