ЛЁД

Большая советская энциклопедия (БЭС)

        Вода в твёрдом состоянии; известно 10 кристаллических модификаций Л. и аморфный Л. На рис. 1 изображена фазовая диаграмма воды, из которой видно, при каких температурах и давлениях устойчива та или иная модификация. Наиболее изученным является Л. 1 (табл. 1 и 2) — единственная модификация Л., обнаруженная в природе. Л. встречается в природе в виде собственно Л. (материкового, плавающего, подземного и т.д.), а также в виде снега, инея и т.д. Природный Л. обычно значительно чище, чем вода, т.к. растворимость веществ (кроме NH4F) во Л. крайне плохая. Л. может содержать механические примеси — твёрдые частицы, капельки концентрированных растворов, пузырьки газа. Наличием кристалликов соли и капелек рассола объясняется солоноватость морского льда. Общие запасы Л. на Земле около 30 млн. км3. Имеются данные о наличии Л. на планетах Солнечной системы и в кометах. Основные запасы Л. на Земле сосредоточены в полярных странах (главным образом в Антарктиде, где толщина слоя Л. достигает 4 км).
         Табл. 1. — Некоторые свойства льда I
        --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        | Свойство                                             | Значение                  | Примечание                            |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Теплоемкость, кал/(г··°C)                     | 0,51 (0°C)                  | Сильно уменьшается с            |
        | Теплота таяния, кал/г                           | 79,69                        | понижением температуры       |
        | Теплота парообразования, кал/г           | 677                           |                                                |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Коэффициент термического                 | 9,1·10—5 (0°C)            |                                                |
        | расширения, 1/°C                                 |                                 |                                                |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Теплопроводность, кал/(см сек··°C)      | 4,99·10—3                  |                                                |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Показатель преломления:                    | 1,309 (—3°C)             |                                                |
        | для обыкновенного луча                      | 1,3104 (—3°C)           |                                                |
        | для необыкновенного луча                   |                                 |                                                |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Удельная электрическая                      | 10—9 (0°C)                 | Кажущаяся энергия                |
        | проводимость, ом—1·см—1                    |                                 | активации 11ккал/моль            |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Поверхностная электропроводность,   | 10—10 (—11°C)            | Кажущаяся энергия                |
        | ом—1                                                    |                                 | активации 32ккал/моль            |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Модуль Юнга, дин/см                          | 9·1010 (—5°C)            | Поликристаллич. лёд               |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Сопротивление, Мн/м2 :                        | 2,5                            | Поликристаллический лёд       |
        | раздавливанию                                    | 1,11                          | Поликристаллический лёд       |
        | разрыву                                               | 0,57                          | Поликристаллический лёд       |
        | срезу                                                   |                                 |                                                |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Средняя эффективная вязкость, пз     | 1014                           | Поликристаллический лёд       |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Показатель степени степенного           | 3                               |                                                |
        | закона течения                                    |                                 |                                                |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Энергия активации при                         | 11,44—21,3               | Линейно растет на 0,0361        |
        | деформировании и механической        |                                 | ккал/(моль·°C) от 0 до 273,16   |
        | релаксации, ккал/моль                         |                                 | К                                             |
        --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

         Примечание. 1 кал/(г°С)=4,186 кджl (kг (К); 1 ом-1см-1=100 сим/м; 1 дин/см=10-3 н/м; 1 кал/(см (сек°С)=418,68 вт/(м (К); 1 пз=10-1 н (сек/м2.
        Табл. 2. — Количество, распространение и время жизни льда 1
        ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        | Вид льда                 | Масса                    | Площадь                  | Средняя         | Скорость    | Среднее     |
        |                                |                               | распространения      | концен            | прироста    | время         |
        |                                |------------------------------------------------------------------| трация, г/см2   | массы,       | жизни, год  |
        |                                | г              | %          | млн. км2  | %            |                       | г/год          |                   |
        |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Ледники                  | 2,4·1022    | 98,95     | 16,1         | 10,9         | 1,48·105          | 2,5·1018      | 9580           |
        |                                |                |              |                | суши       |                       |                   |                   |
        |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Подземный лёд       | 2·1020       | 0,83       | 21            | 14,1         | 9,52·103          | 6·1018         | 30—75        |
        |                                |                |              |                | суши       |                       |                   |                   |
        |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Морской лёд            | 3,5·1019    | 0,14       | 26            | 7,2           | 1,34·102          | 3,3·1019      | 1,05            |
        |                                |                |              |                | океана     |                       |                   |                   |
        |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Снежный покров      | 1,0·1019    | 0,04       | 72,4         | 14,2         | 14,5                | 2·1019         | 0.3—0,5      |
        |                                |                |              |                | Земли      |                       |                   |                   |
        |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Айсберги                 | 7,6·1018    | 0,03       | 63,5         | 18,7         | 14,3                | 1,9·1018      | 4,07            |
        |                                |                |              |                | океана     |                       |                   |                   |
        |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Атмосферный лёд   | 1,7·1018    | 0,01       | 510,1       | 100          | 3,3·10—1          | 3,9·1020      | 4·10—3         |
        |                                |                |              |                | Земли      |                       |                   |                   |
        ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

         В связи с широким распространением воды и Л. на земной поверхности резкое отличие части свойств Л. от свойств др. веществ играет важную роль в природных процессах. Вследствие меньшей, чем у воды, плотности Л. образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от промерзания до дна. Зависимость между установившейся скоростью течения и напряжением у поликристаллического Л. гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения; кроме того, скорость течения прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре, так что с понижением температуры Л. приближается к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть Л. в 106 раз выше, чем у горных пород. Благодаря текучести Л. не накопляется беспредельно, а стекает с тех частей земной поверхности, где его выпадает больше, чем стаивает (см. Ледники). Вследствие очень высокой отражательной способности Л. (0,45) и особенно снега (до 0,95) покрытая ими площадь — в среднем за год около 72 млн. км2 в высоких и средних широтах обоих полушарий — получает солнечного тепла на 65% меньше нормы и является мощным источником охлаждения земной поверхности, чем в значительной мере обусловлена современная широтная климатическая зональность. Летом в полярных областях солнечная радиация больше, чем в экваториальном поясе, тем не менее температура остаётся низкой, т. к. значительная часть поглощаемого тепла затрачивается на таяние Л., имеющего очень высокую теплоту таяния.
         Л. II, III и V длительное время сохраняются при атмосферном давлении, если температура не превышает —170°С. При нагревании приблизительно до —150°С они превращаются в кубический Л. (Л. Ic), не показанный на диаграмме, т. к. неизвестно, является ли он стабильной фазой. Др. способ получения Л. Ic — конденсация водяных паров на охлажденную до —120°С подложку. При конденсации паров на более холодной подложке образуется аморфный Л. Обе эти формы Л. могут самопроизвольно переходить в гексагональный Л. I, причём тем скорее, чем выше температура.
         Л. IV является метастабильной фазой в зоне устойчивости Л. V. Л. IV легче образуется, а возможно и стабилен, если давлению подвергается тяжёлая вода. Кривая плавления льда VII исследована до давления 20 Гн/м2 (200 тыс. кгс/см2). При этом давлении Л. VII плавится при температуре 400°С. Л. VIII является низкотемпературной упорядоченной формой Л. VII. Л. IX — метастабильная фаза, возникающая при переохлаждении Л. III и по существу представляющая собой низкотемпературную его форму. Вообще явления переохлаждения и метастабильные равновесия очень характерны для фаз, образуемых водой. Некоторые из линий метастабильных равновесий обозначены на диаграмме пунктиром.
         Полиморфизм Л. был обнаружен Г. Тамманом (1900) и подробно изучен П. Бриджменом (начиная с 1912). С 60-х гг. фазовая диаграмма воды, полученная Бриджменом, несколько раз дополнялась и уточнялась. В табл. 3 и 4 приведены некоторые данные о структурах модификаций Л. и некоторые их свойства.
         Кристаллы всех модификаций Л. построены из молекул воды H2O, соединённых водородными связями в трёхмерный каркас (рис. 2). Каждая молекула участвует в 4 таких связях, направленных к вершинам тетраэдра. В структурах Л. I, Ic, VII и VIII этот тетраэдр правильный, т. е. угол между связями составляет 109°28'. Большая плотность Л. VII и VIII объясняется тем, что их структуры содержат по 2 трёхмерные сетки водородных связей (каждая из которых идентична структуре Л. Ic), вставленные одна в другую. В структурах Л. II, III, V и VI тетраэдры заметно искажены. В структурах Л. VI, VII и VIII можно выделить 2 взаимоперекрещивающиеся системы водородных связей. Данные о положениях протонов в структурах Л. менее определенны, чем атомов кислорода. Можно утверждать, что конфигурация молекулы воды, характерная для пара, сохраняется и в твёрдом состоянии (по-видимому, несколько удлиняются расстояния О — Н вследствие образования водородных связей), а протоны тяготеют к линиям, соединяющим центры атомов кислорода. Т. о. возможны 6 более или менее эквивалентных ориентаций молекул воды относительно их соседей. Часть из них исключается, поскольку нахождение одновременно 2 протонов на одной водородной связи маловероятно, но остаётся достаточная неопределённость в ориентации молекул воды. Она осуществляется в большинстве модификаций Л. — I, III, V, VI и VII (и по-видимому в Ic), так что, по выражению Дж. Бернала, Л. кристалличен в отношении атомов кислорода и стеклообразен в отношении атомов водорода. Во Л. II, VIII и IX молекулы воды ориентационно упорядочены.
        Табл. 3. — Некоторые данные о структурах модификаций льда
        ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        | Модифи       | Сингония                     | Фёдоровская       | Длины                 | Углы О—О—О в   |
        | кация           |                                    | группа                 | водородных         | тетраэдрах           |
        |                    |                                    |                            | связей,              |                             |
        |--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | I                   | Гексагональная           | P63/mmc              | 2,76                     | 109,5                    |
        | Ic                 | Кубическая                 | F43m                   | 2,76                     | 109,5                    |
        | II                  | Тригональная              | R3                       | 2,75—2,84           | 80—128                |
        | III                 | Тетрагональная           | P41212                 | 2,76—2,8             | 87—141                |
        | V                 | Моноклинная               | A2/a                    | 2,76—2,87           | 84—135                |
        | VI                | Тетрагональная           | P42/nmc               | 2,79—2,82           | 76—128                |
        | VII                | Кубическая                 | Im3m                   | 2,86                     | 109,5                    |
        | VIII               | Кубическая                 | Im3m                   | 2,86                     | 109,5                    |
        | IX                | Тетрагональная           | P41212                 | 2,76—2,8             | 87—141                |
        ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

         Примечание. 1 A=10-10 м.
         Табл. 4. — Плотность и статическая диэлектрическая проницаемость различных льдов
        --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        | Модификация     | Темп-ра,    | Давление,       | Плотность, г/см | Диэлектрическая      |
        |                           | °С              | Мн/м2             | 2                       | проницаемость         |
        |-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | I                          | 0                | 0,1                  | 0,92                  | 94                             |
        | Ic                        | —130         | 0,1                  | 0,93                  | —                             |
        | II                         | —35           | 210                 | 1,18                  | 3,7                            |
        | III                        | —22           | 200                 | 1,15                  | 117                           |
        | V                        | —5             | 530                 | 1,26                  | 144                           |
        | VI                       | 15              | 800                 | 1,34                  | 193                           |
        | VII                       | 25              | 2500               | 1,65                  | ~150                         |
        | VIII                      | —50           | 2500               | 1,66                  | ~3                             |
        | IX                       | —110         | 230                 | 1,16                  | ~4                             |
        --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

         Л. в атмосфере, в воде, на земной и водной поверхности и в земной коре оказывает большое влияние на условия обитания и жизнедеятельности растений и животных, на разные виды хозяйственной деятельности человека. Он может вызывать ряд стихийных явлений с вредными и разрушительными последствиями (обледенение летательных аппаратов, судов, сооружений, дорожного полотна и почвы, градобития, метели и снежные заносы, речные заторы и зажоры с наводнениями, ледяные обвалы, разрыв корней растений при образовании слоев Л. в почве и др.). Прогнозирование, обнаружение, предотвращение вредных явлений, борьба с ними и использование Л. в различных целях (снегозадержание, устройство ледяных переправ, изотермических складов, облицовка хранилищ, льдозакладка шахт и т.п.) представляют предмет ряда разделов гидрометеорологических и инженерно-технических знаний (ледотехника, снеготехника, инженерное мерзлотоведение и др.), деятельности специальных служб (ледовая разведка, ледокольный транспорт, снегоуборочная техника, искусственное сбрасывание лавин и т.д.). Для некоторых видов спорта используются катки с искусственным охлаждением, позволяющие проводить соревнования на Л. в тёплое время года и в закрытом помещении. Природный Л. используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов, биологических и медицинских препаратов, для чего он специально производится и заготавливается (см. Ледник, Льдопроизводство).

         Лит.: Шумский П. А., Основы структурного ледоведения, М., 1955; Паундер Э. Р., Физика льда, пер. с англ., М., 1967; Eisenberg D., Kauzmann W., The structure and properties of water, Oxf., 1969; Fletcher N. H., The chemical physics of ice, Camb., 1970.
         Г. Г. Маленков.
         0223031614.tif
        Рис. 1. Фазовая диаграмма воды.
         0268737686.tif
        Рис. 2. Схема структуры льда I (показаны атомы кислорода и направления водородных связей) в двух проекциях.

Современная Энциклопедия

ЛЁД, вода в твердом состоянии. Известны 11 кристаллических модификаций льда и аморфный лед. В природе обнаружена только одна форма льда (плотность 0,92 г/см3), которая встречается в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного), снега и инея. Используется для хранения и охлаждения пищевых продуктов, получения пресной воды, в медицине.

Орфографический словарь Лопатина

лёд, лёд, льда и льду, предл. во (на) льду

Толковый словарь Ефремовой

м.
Замерзшая, перешедшая в твердое состояние вода.

Корпоративный жаргон лиц, потребляющих наркотики

1. Метамфетамин.
2. Кокаин.

Если вы желаете блеснуть знаниями в беседе или привести аргумент в споре, то можете использовать ссылку:

будет выглядеть так: ЛЁД

будет выглядеть так: Что такое ЛЁД