3. Судың физикалық қасиеттері, құрылымының ерекшеліктері

Адамның денесі, жүйке жүйесі су ішінде қандай күйге түсетінін түсіну үшін суың физикалық қасиеттерін білу қажет. Судың физикалық қасиеттерінің адам денесіне және әр түрлі ағзаларына тигітені жағымсыз әсерлерін есте сақтаған жөн. Судың физикалық қасиетінің өзіне тән ерекшелігі бар. Оны салыстырып қарасақ, ауа кеңістігінен өте көп айырмашылығы байқалады. Судың жабысқақтығы. Су өте майда бөлшектерден тұрады, бір-бірімен жанаса, бірде жақындасып, бірде аыраса, ығыстырыла отырып, қою ағынды затқа (масса) айналады. Су бөлшектері қимылдай бастағанда шапшаң қозғалуға ішкі кедергі арқылы әсер етеді. Кедергінің пайда болуы судың ұсақ бөлшектерінің жабысқақтығына байланысты. Адам жүзе бастағанда, оның денесі судың бөлшектері, тамшылары жабысып, бірге ілеседі. Бөлшектер бір-біріне жабысып, адамның тез қимылдауына кедергі жасайды. Ол судық жабысқақтығын азайту үшін оның температурасын көтеру керек. Тиімді болып саналатын температура 25-260. Судың қысымы. Судың қысымын суға алғаш түскеннен бастап сезуге болады. Адам суға тереңдеген сайын оның қысымы жүзушінің денесіне әсерін тигізе бастайды. Судың қысымынан құлақ шыңылап, бас, буындар аурады. 10 метр тереңдікте қысым көлемі 1 кг/см3 жетеді. Яғни бір техникалық атмосфера болады (судың үлесті салмағын тереңдікке көбейткенде оның қысымына тер болады). Судың үлесті салмағы. Бір текше сантиметр тазартылған (дистиллированная) судың 40 жылылықтағы салмағы үлесті салмақ (удельный вес) деп аталады. Судың орташа үлесті салмағы 1,0 г/см3 тең болады. Судың үлесті садмағы өзгеріп тұрады, ол түрлі жағдайларға байланысты. Мысалы, судың температурасы және судағы түрлі тұз құрамдарының араласуы. Судың температурасы көтерілген сайын оның көлемі өсе береді, ал үлесті салмағы кемиді. Судың жақсы еріткіш қасиеті тұздардың қасиетімен қосылады, соның себебінен судың үлесті салмағы кейбір суларда 10,3 г (текше см-ге дейін артады, олардың жүзе білмейтін адамның өзі суға батпайды, су бетінде қалқып тұра береді. Әдетте дұрт шомылатын өзен-судың жылылығы 21-230, оның үлесті салмағы – 0,997, ал теңіз суының үлесті салмағы – 1,03 г/см3 болады. Су салқындаған сайын оның үлесті салмағы арта береді. Ең көп үлесті салмақ 40 суда. Мұндай салқын суда жүзу жатқызуын толық орындауға мүмкіндік болмайды, себебі адамның денесі тез салқындайды. Табиғи жағдайда су агрегаттық күйлерінде кездеседі: қатты күйінде – мұз және қар Түрінде, сұйық күйінде – су түрінде, газ түріндегі күйде – су буы түрінде. Мұндай судың кездесу жағдайлары судың агрегаттық күйлері, немесе жоғарыда айтылған ретіне сәйкес судың қатты, сұйық және бу түріндегі фазалары деп аталады. Судың бір фазадан басқа фазаға көшуі температура мен қысымның өзгеруі-мен жүреді. АС қисығы бойымен су қатты және сұйық күйлері аралығында тепе-теңдік күйінде (мұздың еруі және судың кристалдануы); АВ қисығы бойымен – сұйық және газ түріндегі фазалары аралығында тепе-теңдік күйінде (судың булануы және бу конденсациясы); АД қисығы бойымен – қатты және газ күйіндегі фазалары аралығындағы тепе-теңдік күйінде (су буының сублимациясы және мұз возгонкасы) болады.

АС және АД қисықтары бойымен су фазаларының тепе-теңдігін динамикалық тепе-теңдік түрінде түсіну керек, яғни бұл қисықтардың бойымен бір фазадан жаңа пайда болған молекулалар саны басқа фазадан пайда болған молекулалар санына тең.

Судың агрегаттық күйлерінің барлық үш қисығы – АС (мұздың еру температурасының қысымға тәуелділігі), АВ (судың қайнау температурасының қысымға тәуелділігі), АД (қатты фаза буы қысымының температураға тәуелділігі) бір А нүктесінде қиылысады, бұл А нүктесі үштік нүкте деп аталады. Қазіргі кездегі зерттеулер бойынша бұл нүктедегі қаныққан будың қысымы және температурасы келесі шамаларға тең: Р=610,6 Па (немесе 6,1 гПа=4,58 сынап бағанасы бойынша), t=0,01 о

С) немесе Т=273,16 К). АВ қисығы үштік нүктемен қоса тағы екі сипатты нүктелер арқылы өтеді. Олар: 1) судың қайнау температурасына сәйкес келетін нүкте – қалыпты қысымда Р=1,013⋅105 Па және температура t=100 о

С-та байқалады; 2) күдікті (критическая) температураға (tкр=374,2 о

С және Р=2,211⋅107 Па) сәйкес келетін нүкте– мұнда су буын бұл температурадан тек төмен температурада ғана сығу арқылы сұйық күйге айналдыруға болады. Заттың бір фазадан екінші фазаға көшу процесін көрсететін АС, АВ, АД қисықтары Клапейрон-Клаузиус теңдеуімен өрнектеледі: LP/T=L/T(V2−V1), (1.1) мұнда Т – әрбір қисықтың булану, еру, қату, сублимация және т.б. температураларына сәйкес абсалюттік температура; L – буланудың, ерудің, сублимацияның меншікті жылуы;

V2−V1 – судан мұзға, су буынан суға, су буынан мұзға айналу кезіндегі меншікті көлемдерінің айырмасы. Бұл теңдеудің су және мұз бетіндегі қаныққан су буының қысымы ео – АВ қисығы және АД қисығы.