קרח
ערך זה עוסק בצורת המוצק של מים. אם התכוונתם למשמעות אחרת, ראו קרח הוא צורת המוצק של מים. הקרח הוא בעל מבנה גבישי. בלחץ של אטמוספירה אחת, המעבר בין קרח לבין המצב הנוזלי של מים מתרחש בטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס.
תכונות פיזיקליותעריכה
נקודת הקיפאון של המים יורדת כשנמצאים בתוכם מומסים היוצרים תערובות אוטקטיות. בארצות קרות מנצלים עובדה זו בחורף לשם מניעת הצטברות קרח על הכבישים והמדרכות באמצעות פיזור גבישי מלח בישול על הכבישים הקפואים. המלח מתמוסס במים, מוריד את נקודת הקיפאון, ומונע התגבשות קרח עד ירידה נוספת בטמפרטורות.
לקרח למעלה מ-15 פאזות שונות. הרוב המוחלט של הקרח בכדור הארץ הוא בצורת גביש משושה המכונה Ih. בחלל החיצון נפוצות צורות אחרות של קרח.
האנומליה של המיםעריכה
ערך מורחב – האנומליה של המים
בניגוד לרוב החומרים, כאשר מים הופכים למוצק, כלומר לקרח, הנפח שלהם גדל (ומשקלם הסגולי קטן). נפח המים מינימלי בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס. תופעה זו מכונה בשם האנומליה של המים. תהליך הפיכת קרח ממצב צבירה מוצק לנוזל נקרא "התכה" או "הפשרה" ולא "המסה".
- צפיפות קרח ב 0° - 0.917 גרם לסמ"ק
- צפיפות מים ב 0° - 0.998 גרם לסמ"ק
- ב 4° צפיפות המים מרבית : 1 גרם לסמ"ק.
התופעה נגרמת בשל קשרי המימן שבין מולקולות המים. אטום חמצן יכול ליצור קשר עם אטום מימן במולקולה שכנה, אבל רק אם אטום המימן יהיה בזווית הנכונה – מופנה לכיוון החמצן ורחוק מהמימנים האחרים. הסידור שמאפשר קשרים כאלו בין מולקולות המים אינו צפוף במיוחד (מה שיוצר חללים ריקים בתוך המבנה הגבישי) כמודגם באיור המציג את המבנה הגבישי של הקרח. דווקא כאשר המים מתחממים מספיק כדי שתנועת המולקולות תתגבר על המשיכה ההדדית, יכולות מולקולות המים להתקרב יותר זו לזו וכך המים הנוזלים "מתכווצים".
לתופעה זו מספר השלכות מעשיות:
- כאשר מקפיאים כלי סגור מלא לחלוטין במים, הוא עשוי להתפוצץ.
- קרח צף על פני מים (למשל, קוביות קרח בכוס מים או קרחונים בים).
פרויקט חבקוק הוא פרויקט של הצי הבריטי במלחמת העולם השנייה אשר היה מבוסס על עובדה פיזיקלית זו. מטרתו הייתה בניתה של נושאת מטוסים עשויה פייקריט (תערובת של נסורת וקרח), כך שלא ניתן יהיה להטביעה.
מערכות ביולוגיותעריכה
בגופם של אורגניזמים חיים, המים הוא מרכיב מרכזי. בחשיפה לטמפרטורות חיצוניות נמוכות, מתחיל תהליך הקפאון בהתגבשות המים לגבישי קרח זעירים. המבנה הגבישי של הקרח הוא בעל קצוות חדים, ועל כן תנועת הגבישים בתוך הנוזל התאי עלולה לגרום לקריעת קרומי התאים ובכך למעשה להרוס אותם. זהו הנזק שנגרם בעת כוויות קור או כאשר מניחים לירקות קפואים להפשיר. כל עוד הנוזל התאי קפוא לחלוטין, לא נוצר נזק לקרום התא מאחר שאין תנועה בתוך התא. מצב הביניים בו קיימים גבישים, וגם נוזל, הוא המסוכן.
כדי להתגבר על נזקים מסוג זה נוקט הגוף החי באסטרטגיות שונות:
פיסול בקרחעריכה
- ערך מורחב – פיסול בקרח
פיסול בקרח הוא צורה של פיסול העושה שימוש בקרח כחומר הגלם. אורך החיים הקצר של פסלי הקרח מקשר אותם לאירועים מיוחדים ויוצאי דופן. פסלים העשויים מקרח יכולים להיות ריאליסטיים או מופשטים. כמו כן הם יכולים להיות פרטי נוי בלבד או לשמש לצורך מעשי כלשהו. כגון בית מלון מקרח
גלריית תמונותעריכה
קשת. פיסול בקרח
טירה. פיסול בקרח
שכבת קרח דקה על מדרכה
מכונה ליצור קרח
.jpg)
ראו גםעריכה
- שלג
- ברד
- גשם
- קרח יבש - כינויו של המצב המוצק של פחמן דו-חמצני.
- קוביית קרח
קישורים חיצונייםעריכה
- יורם שורק, למה הקרח צף על המים?, במדור "דברים שיורמים יודעים", באתר ארכיון האינטרנט (במקור, מאתר "nana10")
- "המקרר של איינשטיין" - פרק על המצאת המקרר של אלברט איינשטיין ולאו סילארד בפודקאסט "מינהר הזמן", תאגיד השידור הישראלי, "כאן"
- קרח, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)