Содержание
Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток
2 декабря 2016
РИА Новости
Ученые впервые проследили за тем, как одна молекула воды передает протоны своей «соседке», и раскрыли секрет того, почему вода пропускает ток, а другие похожие на нее вещества – не обладают таким свойством, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
«Когда через воду проходит ток, атомам кислорода при этом почти не приходится двигаться. Этот процесс можно сравнить с знаменитой «колыбелью» Ньютона, набором подвешенных шариков, выстроенных в линию. Если поднять один из них и ударить им по линии, только концевые шарики будут двигаться, а остальные будут стоять на месте», — рассказывает Марк Джонсон (Mark Johnson) из Йельского университета (США).
Видео дня
Дистиллированная вода, как и многие другие вещества, состоящие из двух неметаллических элементов, является изолятором, почти не пропускающим электрический ток. Но если в воду добавить даже очень небольшое число ионов, ее электропроводность резко вырастает и она становится полноценным проводником. О том, почему вода проводит ток, ученые спорят уже более двух столетий.
В начале 19 века немецкий химик Теодор Гротгус предложил теорию, которая объясняла то, почему вода пропускает через себя ток и почему электричество может разлагать ее на водород и кислород. Он посчитал, что молекулы воды могут захватывать лишние протоны и передавать их друг другу, подобно палочке в эстафете, благодаря формированию новых водородных и ковалентных связей и их быстрому распаду.
Как рассказывает Джонсон, как именно протекает подобная «эстафета» и как выглядят молекулы воды, участвующие в обмене протонами, до настоящего времени никто не знал, так как проследить за этим процессом крайне сложно из-за его скоротечности и крайне малых масштабов, на которых протекает эта реакция.
Йельским химикам удалось решить эту задачу, обнаружив, что подобные реакции замедляются и становятся видными для инструментов при исполнении двух условий – охлаждения небольшого количества молекул воды почти до абсолютного нуля и использования только «тяжелой» воды – молекул, состоящих из обычного кислорода и дейтерия, тяжелого изотопа водорода.
Подсвечивая такие молекулы при помощи лучей инфракрасного лазера и наблюдая за изменениями в их спектре, ученые смогли увидеть, как свободные ионы дейтерия присоединяются к тяжелой воде, и как они «перепрыгивают» на соседнюю с ней молекулу.
Как показали эти наблюдения, подобные обмены идут не между отдельными молекулами воды, а между своеобразными «коллективами» их молекул, объединяющие в себе четыре молекулы h3O. Это, в целом, подтверждает то, что раньше подозревали ученые на базе компьютерных расчетов, но не могли доказать этого на практике.
Дальнейшее изучение этого процесса, как надеются химики из Йеля, поможет раскрыть другие тайны воды, в том числе ее необычно высокое поверхностное натяжение, и понять, как подобная транспортировка протонов влияет на работу нашего организма и других живых существ.
Марк Джонсон,
3
Электроника на пальцах / Хабр
Пытался объяснить дочке. Сегодня ехал с работы и придумал, как объяснить доходчиво.
Электрический ток течет по проводам так же, как вода — по трубам. Если в кране воду закрыть, она давит на клапан — в электрическом мире это — «напряжение». В данном случае раковина — это как бы «земля» в электрическом мире. Если же представлять себе двухполярную систему, с минусом и плюсом, то тогда это труба, перекрытая посередине перегородкой, а давление нарастает не только с одной стороны, но и падает с другой. Перегородка в какой-то момент не выдерживает — это электрический «пробой». Источник напряжения — это что-то, создающее давление.
Ток — это в нашей аналогии скорость движения воды в трубе. Чем быстрее движется вода, тем больше ток. Если кран перекрыт — вода не движется, вне зависимости от того, какое «на входе» будет давление (=напряжение). Поэтому птицы свободно сидят на проводах и их не бьет током — току просто некуда уйти. Если открыть клапан — вода вырвется наружу. При этом давление сначала упадет, а потом заново поднимется до нормального уровня. Но резко остановится не сможет и давление немного возрастет, а потом опять упадет — в результате нормализуется. Это переходные процессы. Из-за этого сгорают лампочки, потому что при включении света происходит тоже самое, но с напряжением и током.
Аналогом сопротивления может быть ржавчина внутри трубы. Короче, это что-то такое, что мешает воде нормально перемещаться. Этого может быть очень много и тогда труба превращается в диэлектрик. Диэлектрики бывают разные — какие-то пропускают ток плохо, какие-то очень плохо. Кстати, оффтопик: обычная дистиллированная вода — диэлектрик.
Понять, как проводят ток два параллельно или последовательно соединенных сопротивления можно, представив вот такие засоренные трубы, поставленные параллельно или последовательно. Представим себе одну сильно засоренную трубу и одну пустую. Куда пойдет вода? В основном по пустой. И ток так же. А если их соединить последовательно? вода все равно не сможет пройти с большей скоростью через пустую трубу, так как там дальше мешает засоренная. Мы помним, что ток — это тут скорость воды.
Также можно вспомнить, как устроена лампочка? Это просто очень плохо проводящий тонкий проводник. Фактически, очень тонкая засоренная труба в нашей аналогии. Когда по такому идет очень мощный водный поток, он нагревает трубу. В лампочке нагрев происходит такой, что нить светится. Энергия тока превращается в тепло. Но что происходит с током на «выходе»? В аналогии с водой падает скорость, да, и ток в цепи тоже падает. Здесь появляется понятие мощности. Чем мощнее источник тока (в аналогии с водой накачивающий мотор), тем меньше будет потеря скорости (тока). Вспомним гирлянду — там много-много маленьких лампочек и часто никакого преобразователя тока нет, сразу в розетку суется. Каждую отдельную лампочку просто разорвет от 220 вольт, потому что мощность будет такова, что ток разогреет ее нить в доли секунды до температуры выше температуры плавления. А если их поставить последовательно, тогда «скорость» потока упадет как раз до уровня, достаточного для разогрева до уровня свечения. Тут важно, что либо ток идет через всю цепь, либо не идет вообще. Поэтому нет такого, чтобы первая лампочка, та, что ближе к источнику тока, чувствовала себя как-то иначе, чем последняя.
Что такое диоды? Это клапаны, открывающиеся только в одну сторону. Если вода идет только в одну сторону, то прямо поставленный диод пропускает ток-воду, а обратно — блокирует. Клапан в данном случае китайский выходит — все-таки чуть-чуть пропускает.
Что такое переменный ток? Для постоянного тока «батарея» толкает на плюсе воду, а на минусе всасывает, в итоге ток может идти по цепи в понятном направлении. Переменный ток — это когда плюс и минус меняются местами. В розетке они меняются туда-сюда 50 раз в секунду.
Минус в аналогии в том, что в отличии от воды в трубах, с током нет перемещения вещества. Никакие молекулы там никуда не движутся. Передается информация — заряд. Также этой аналогией непросто объяснить полупроводники и конденсаторы (хотя последние более-менее можно).
Проводит ли дистиллированная вода электричество?
Многие из нас знают, что вода проводит электричество. Но одна вещь, которую мы все должны знать, это то, что химия полна исключений. Большинство людей сомневаются в проводимости дистиллированной воды. Итак, в этой статье я постараюсь, чтобы вы, ребята, поняли свойства и проводимость дистиллированной воды.
Проводит ли дистиллированная вода электричество? Нет, дистиллированная вода не проводит электричество. Дистиллированная вода — это чистая вода, не содержащая растворенных примесей, из-за которых отсутствуют свободные ионы, проводящие электричество. Дистиллированная вода имеет нейтральное значение pH (ни кислое, ни щелочное).
Дистиллированная вода не содержит никаких других примесей, кроме молекул воды, и в ней нет свободных ионов, через которые протекает электрический ток.
Мы можем определить Ионы как положительно или отрицательно заряженные молекулы или отдельные атомы. Они текут к противоположно заряженной частице, чтобы стать стабильными, потому что они не являются стабильными или нейтральными. Na+ (ион натрия), Cl- (ион хлорида), S2- (ион сульфида) являются одними из распространенных примеров ионов.
В основном свободные ионы отвечают за прохождение электрического тока через воду. Свободные ионы подвижны по своей природе и перетекают от отрицательного полюса к положительному, когда к воде приложена разность потенциалов.
Электроны имеют отрицательный заряд, поэтому они отталкивают отрицательные заряды и притягиваются к положительным зарядам.
Таким образом, дистиллированная вода является изолятором, поскольку через нее не проходят свободные электроны.
Дистиллированная вода содержит только нейтральные молекулы воды, которые не имеют заряда. Таким образом, не проводит электричество.
В школьных лабораториях ученики часто проводят эксперименты по электролизу. Электролиз — это процесс химического разложения при пропускании электрического тока через солевой раствор (воду, содержащую хлоридно-натриевую соль).
Когда мы пропускаем через нее электрический ток, вода распадается на водород и газообразный хлор.
Газообразный водород и газообразный хлор превращаются в крошечные пузырьки, и Na+ и H+ движутся к катоду (отрицательно заряженному выводу), а Cl- и OH- движутся к аноду (положительно заряженному выводу), и, таким образом, через эти свободные ионы (Na+) течет электрический ток , Н+, Cl-, ОН-).
Поток электрического тока стал возможен благодаря NaCl, который растворяется в воде и диссоциирует на 2 противоположно заряженных иона Na+ и Cl-. Если бы у нас была дистиллированная вода и не растворялась соль, мы не смогли бы провести этот эксперимент.
Почему дистиллированная вода плохо проводит электричество?
Дистиллированная вода – это самая чистая вода, в которую не добавлены какие-либо другие растворенные примеси. Он содержит только молекулы Н3О, связанные друг с другом ковалентными связями, благодаря чему в нем отсутствуют свободные ионы. Поэтому он плохой проводник электричества.
Для проведения электричества необходимо, чтобы раствор содержал свободные электроны или свободные ионы. Сама молекула h3O полностью неионизирована.
Обычно обычная вода содержит молекулы воды с растворенными примесями в виде солей
Основной причиной плохой электропроводности дистиллированной воды является отсутствие свободных ионов (положительных или отрицательных). Так как ионы отвечают только за протекание электрического тока.
Дистиллированная вода содержит только стабильную молекулу воды h3O и не имеет других свободных электронов, которые могли бы течь по воде.
Таким образом, дистиллированная вода является изолятором. При добавлении солей, таких как NaCl (хлорид натрия) или других примесей, он будет действовать как проводник, потому что соль содержит Na+ и Cl-, которые текут через воду, и через нее будет течь электрический ток.
Соль действует как примесь в воде, которая обеспечивает свободные ионы для производства электрического тока.
Водопроводная вода проводит электричество?
Да, водопроводная вода не чистая вода. Он содержит минералы и другие растворенные соли, которые могут ионизироваться в водопроводной воде. Эти ионы помогают потоку электрического тока течь через него.
Чем выше количество ионов в воде, тем выше ее проводимость. Следовательно, дистиллированная вода является изолятором, поскольку в ней нет ионов, проводящих электричество.
А также для фильтрации водопроводной воды в воду также добавляют соединения хлора. Этот процесс добавления хлора в водопроводную воду также известен как хлорирование.
Из-за хлорирования водопроводной воды в ней достаточно ионов Cl- (хлорид-ионов), которые действуют как свободные ионы для проведения электричества.
Обычно хлорирование водопроводной воды проводится для предотвращения таких проблем со здоровьем, как брюшной тиф, холера и т. д., путем фильтрации водопроводной воды.
Дождевая вода проводит электричество?
Да, дождевая вода проводит электричество, потому что она содержит примеси, такие как оксиды серы, которые имеют кислотную природу и содержат ионы H+. И эти свободные ионы будут проводить электрический ток своим движением при подаче напряжения на дождевую воду.
Электропроводность дождевой воды прямо пропорциональна количеству растворенных в ней солей. Чем больше солей присутствует в дождевой воде, тем больше свободных ионов будут проводить в ней электричество.
В некоторых районах мира известия о смерти людей слышны из-за просачивания электрического тока в водоемы.
Поэтому обычно рекомендуется избегать прикосновения к электроприборам в сезон дождей. Так как электрические розетки или провода могут быть влажными и могут привести к внезапному поражению электрическим током.
Крупный рогатый скот нельзя привязывать к электрическим столбам в случае дождя. Это может быть опасно для жизни животных.
Как заставить дистиллированную воду проводить электричество?
Как мы знаем, дистиллированная вода – это чистая вода. При добавлении в нее примесей, таких как соли, такие как NaCl и любое другое солевое соединение, дистиллированная вода превращается в солевой раствор.
Соль, присутствующая в дистиллированной воде, содержит свободные ионы, которые могут перемещаться внутри жидкости. Если мы поместим эту воду в контейнер и приложим к ней напряжение, через нее потечет электрический ток.
Итак, добавив в дистиллированную воду примеси, мы можем заставить дистиллированную воду проводить электричество. Чем больше солей в дистиллированной воде, тем больше будет ее электропроводность.
В этой статье я попытался осветить тему плохой проводимости дистиллированной воды с логическими причинами.
Надеюсь, вы получили достаточно информации о проводимости дистиллированной воды.
Дистиллированная вода является хорошим проводником электричества.A. Правда Б. False
Ответить
Проверено
240.6k+ просмотров
Подсказка: Здесь мы продолжим определение терминов дистиллированная вода и хорошие проводники. Затем мы увидим, сколько ионов и какого типа примесей содержится в дистиллированной воде, чтобы узнать, является ли она хорошим проводником или нет, и, следовательно, получить правильный ответ.
Полный ответ:
Дистиллированная вода: Дистиллированная вода — это вода, выкипяченная в пар и сконденсированная обратно в жидкость в отдельном сосуде. Примеси в исходной воде, которые не кипят ниже или вблизи точки кипения воды, остаются в исходной емкости.
Хорошие проводники: Хорошие проводники — это материалы, которые позволяют электричеству легко проходить через них.
Плохие проводники: Плохой проводник — это материал с низкой теплопроводностью или электропроводностью. Некоторыми примерами плохих проводников являются резина, пластмассы и газы.
В дистиллированной воде нет примесей, нет ионов, есть только нейтральные (без заряда) молекулы воды, и эти нейтральные молекулы не имеют заряда, поэтому дистиллированная вода не проводит электричество.
Из дистиллированной воды удалены все минералы, что делает ее скорее изолятором, чем проводником.
Дистиллированная вода является плохим проводником электричества, потому что она не содержит растворенных в ней солей, которые могут обеспечить ее ионы для проведения электричества
Следовательно, дистиллированная вода не является хорошим проводником электричества.
Таким образом, правильный вариант — B. Неверно
Примечание: Проводники — это материалы или вещества, через которые проходит электричество.
Добавить комментарий