Związki tlenu z wodorem cz. 3
W temperaturach pomiędzy 0 a 100 C. woda jest cieczą. Poniżej 0 woda posiada stan stały a powyżej 100 – stan gazowy. Przechodząc do stanu stałego, woda układa swoje cząsteczki w pewien prawidłowy sposób, tj. wytwarza kryształy. Dana objętość wody ciekłej wytwarza większą od siebie objętość lodu, skąd możemy wnioskować, że cząsteczki lodu są luźniej ułożone, niż cząsteczki wody. Ażeby takie ułożenie się mogło nastąpić, potrzebny jest jakiś bodziec zewnętrzny, np. wstrząśnienie i dlatego woda, zabezpieczona od wstrząśnień może być oziębiona znacznie poniżej 0 stopni C. bez utraty stanu ciekłego. Jeżeli jednak w tym stanie ulegnie najsłabszemu nawet wstrząśnieniu, a szczególniej, jeżeli zostanie zetknięta z gotowym kawałkiem lodu, natychmiast zamarza w całej masie, a temp. jej podnosi się do 0 stopni C. Gdybyśmy wodę zamknęli w przestrzeni, która by przez nią była doskonale wypełniona i której ściany byłyby dostatecznie wytrzymałe, to również moglibyśmy ją ochłodzić znacznie poniżej 0 C. bez zamrożenia. Jeżeli wszakże wytrzymałość naczynia nie jest dostatecznie wielka, marznąca woda rozrywa je w kawałki. Powiadamy, że punkt wrzenia wody leży w 100 C.; lecz wrzenie, to jest wytwarzanie pary, której prężność jest równa działającemu ciśnieniu atmosferycznemu, zależy od tego właśnie ciśnienia, tak że p. wrz. w 100 C. odpowiada tylko ciśnieniu normalnemu 760 mm. – jeżeli ciśnienie jest inne i p. wrz. jest inny. Tak np. pod ciśnieniem około 92 mm woda wre w 50 C. a pod ciśnieniem 1520 mm (2 X 760) – w 120,6 jeżeli ciśnienie wynosi tylko 4,6 mm to woda wre w O C., czyli w punkcie swego krzepnięcia. W miarę więc zmian ciśnienia, zmienia się p. wrz. wody i odwrotnie – im p. wrz. wyższy – tern para posiada większą prężność. Ażeby stopić lód, należy jego cząsteczkom nadać taki rodzaj ruchu, jaki jest właściwy cząsteczkom wody ruch ten powstaje przez zamianę pewnej ilości ciepła użytego do topienia lodu. Ta ilość ciepła, zwana ciepłem właściwym topliwości lodu, wynosi jednostek ciepła. Ażeby wodę zamienić na parę, trzeba jej cząsteczki wprawić w ruch, cechujący cząsteczki pary, a w tym celu zużyć należy 536 jednostek ciepła. A więc kilogram lodu mającego 0 C. topiąc się obniża temperaturę kilograma wody o 79 stopni, albo temp. 79 kilogr. wody o 1 stopień, a kilogram pary, mającej 100 C., skraplając się podwyższa temp. 536 kg. wody o 1 stopień, albo temp. 5,36 kg wody o 100 stopni, albo temp. 53,6 kg Wody o 10 stopni itd. Na tych własnościach wody i pary wodnej opierają się liczne zastosowania tych ciał: w istocie dla zamiany na parę wody trzeba zużyć wiele ciepła, stąd woda chłodna jest doskonałym środkiem ochładzającym i przewyższa w tym względzie wszystkie inne ciecze, których ciepło właściwe parowania jest niższe; i odwrotnie, chcąc skroplić parę wodną, należy jej odjąć aż 536 jednostek ciepła, które mogą być zużyte w formie ciepła i ogrzać daną materię, albo w formie ruchu i wykonać olbrzymią pracę mechaniczną.
Pod wpływem ciepła, woda jak wszystkie rodzaje materii, zmienia objętość. Jest rzeczą bardzo ważną i godną uwagi, że najmniejszą objętość zajmuje ona nie w stanie stałym lecz nieco powyżej punktu swego krzepnięcia, a mianowicie w temp. 4 C. To minimum objętości stanowi rzecz prosta zarazem maximum gęstości wody. Zatem lód ma większą objętość, niż woda, z której się utworzył jedna objętość wody, mającej 0 C., daje 1,09082 objętości lodu, mającego 0°, podczas gdy ciężar właściwy lodu jest mniejszy niż wody (w 0® = 0,91674). Następstwa tych własności są nieskończenie ważne dla całego gospodarstwa przyrody. Ponieważ woda marznąc powiększa swą objętość, a powiększeniu temu żadna siła nie potrafi postawić oporu, przeto lód rozsadza skały, w których szparach się tworzy. Woda, wszędzie na ziemi obecna, wsiąka, w najdrobniejsze szczeliny kamieni, a marznąc w czasie zimy powoduje ich kruszenie się i sprawia, że czynniki chemiczno łatwiejszy znajdują do nich przystęp. Tym sposobem z kamienistych utworów powstaje ziemia rodzajna skutkiem przemian, których inne szczegóły poznamy jeszcze następnie. Z drugiej strony mniejszy od wody c. wł. lodu powoduje, że ton ostatni pływa po wodzie, a jako zły przewodnik ciepła, chroni ją od zamarznięcia w całej masie. Obliczono, że gdyby lód tonął a skutkiem togo wszystkie zbiorniki wody zamarzły aż do dna, to ciepło słoneczne nie wystarczyłoby do stopienia tej masy, jakkolwiek w przeważanej części ciągle w tym celu zużywałoby się, a nasza planeta tracąc warunki niezbędne dla żyjących na niej organizmów, wkrótce stałaby się bryłą pustynną i nieożywioną.
