background image

 

67

 

Рис. 13. Зависимость сдвиговой вязкости воды от давления для ряда 

температур [6]. 

При  температуре  до 30 

0

С  все  компоненты,  составляющие  воду,  присутствуют 

в  первозданном  состоянии,  Н-блоки  и  плотные  кластеры  находятся  в  равновесном 
состоянии.  Увеличение  давления  на  воду  способствует  упрочнению  квадруполь-
квадрупольных  связей  между  отдельными  Н-ассоциатами  (Н-блоками,  количество 
которых  достаточно  большое),  т.е.  квадруполи  двух  соприкасающихся  Н-блоков 
(схема 8) становятся  взаимно  связанными,  образуются  достаточно  большие 
плотные  кластеры,  центры  «шероховатости»  или  вязкости  исчезли.  Общая 
вязкость уменьшается, скольжение слоев молекул увеличивается. 

Повышение  температуры  от 30 

0

С  и  выше  сопровождается  разрушением  как 

плотных  квадруполь-квадрупольных  структур,  так  и  Н-связей  в  различных  Н-
ассоциатах с разделением блоков на димеры, тримеры и отдельные молекулы, что и 
приводит к уменьшению вязкости. 

9.6  Поверхностное натяжение. 

Молекулы воды, связанные друг с другом Н-связями, составляющие некоторые 

ассоциаты или блоки, могут располагаться на поверхности двумя способами: 

 

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

O

O

H

H

O

(II)

(I)

 

 

На  поверхность  выходят  атомы  кислорода  блока (I) или  атомы  водорода 

другого  блока (II). Кроме  того,  на  поверхности  могут  оказаться  и  плотные 
кластеры  фазы-2  со  значительной  энергией  связи.  Очень  большое  количество  Н-
связей  со  своей  энергией  плюс  энергия  плотных  кластеров  приводит  к  тому,  что 
результирующая этих связей будет направлена как вдоль поверхности, так и внутрь 
объема, занимаемого водой, и это обеспечивает большую величину поверхностного 
натяжения,  которая  составляет 72 мН/м  (миллиньютон  на  метр)  и  которая  в 
несколько  раз  превышает  этот  показатель  для  всех  жидкостей,  кроме  ртути (~500 
мН/м).  Большая  величина  поверхностного  натяжения  воды  приводит  к  тому,  что 
вода  в свободном состоянии  принимает  шарообразную форму (дождевые капли или 
в состоянии невесомости на космических кораблях). 

В  таблице 10, приведенной  ниже,  показана  зависимость  поверхностного 

натяжения  от  температуры.  Из  таблицы  следует,  что  величина  поверхностного