Публикация научных работ

02.00.00 Химические науки

НАНОСТРУКТУРНОЕ СТРОЕНИЕ ВОДЫ И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Стеценко В.Ю.

Стеценко Владимир Юзефович – доктор технических наук,   Институт технологии металлов НАН Беларуси, Ассоциация литейщиков и металлургов Республики Беларусь,  г. Могилев, Республика Беларусь

Аннотация: в статье расчетным путем, используя метод теории вероятностей, показано, что в воде статистически могут образовываться кластеры, состоящие только из трех или четырех молекул. Установлено, что вода является двухфазной дисперсной равновесной термодинамической системой, состоящей на 13% из молекул воды и на 87% – из нанокристаллов льда. Процесс кристаллизации воды является наноструктурным. Сначала образуются структурообразующие нанокристаллы. Затем из них и молекул воды формируются центры кристаллизации. Из этих центров, структурообразующих нанокристаллов и молекул воды образуются кристаллы льда. Особенности кристаллизации воды можно объяснить ее наноструктурным строением и способностью атмосферного воздуха хорошо растворяться в воде и адсорбироваться ее нанокристаллами. Адсорбированные молекулы воздуха препятствуют объединению нанокристалов льда в центры кристаллизации, что увеличивает переохлаждение воды. На кристаллизацию воды большое влияние оказывают пузырьки воздуха, которые выделяются на дендритных кристаллах льда. Эти пузырьки снижают степень разветвленности кристаллов льда и уменьшают скорость кристаллизации воды. Установлено, что звуки способствуют удалению пузырьков воздуха с формирующихся дендритных кристаллов льда. Поэтому музыка может влиять на их морфологию.

Ключевые слова: структура воды, кристаллизация, нанокристаллы льда, адсорбция, пузырьки воздуха, молекулы воды.

NANOSTRUCTURAL STRUCTURE OF WATER AND FEATURES OF ITS CRYSTALLIZATION

Stetsenko V.Yu.

Stetsenko Vladimir Yuzefovich – Doctor of Technical Sciences, INSTITUTE OF METAL TECHNOLOGY OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF BELARUS, ASSOCIATION OF FOUNDRYMEN AND METALLURGISTS OF THE REPUBLIC OF BELARUS,

MOGILEV, REPUBLIC OF BELARUS

Abstract: the article shows by calculation, using the method of probability theory, that clusters consisting of only three or four molecules can statistically form in water. It has been established that water is a two–phase dispersed equilibrium thermodynamic system consisting of 13% water molecules and 87% ice nanocrystals. The water crystallization process is nanostructural. First, structure-forming nanocrystals are formed. Then crystallization centers are formed from them and water molecules. Ice crystals are formed from these centers, structure-forming nanocrystals and water molecules. The peculiarities of water crystallization can be explained by its nanostructural structure and the ability of atmospheric air to dissolve well in water and be adsorbed by its nanocrystals. The adsorbed air molecules prevent the ice nanocrystals from combining into crystallization centers, which increases the supercooling of water. The crystallization of water is greatly influenced by air bubbles that are released on dendritic ice crystals. These bubbles reduce the degree of branching of ice crystals and reduce the rate of crystallization of water. It has been established that sounds contribute to the removal of air bubbles from the forming dendritic ice crystals. Therefore, music can influence their morphology.

Keywords: water structure, crystallization, ice nanocrystals, adsorption, air bubbles, water molecules.

Список литературы / References

1. Захаров С.Д., Мосягина И.В. Кластерная структура воды (обзор): препринт. М.: Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, 2011. 24 с.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Академия, 2007. 560 с.
3. Аксенович Л.А., Зенькович В.И., Фарино К.С. Физика в средней школе. Минск: Аверсэв, 2010. 1102 с.
4. Физическая энциклопедия. Т. 1. М.: Советская энциклопедия, 1988. 704 с.
5. Марукович Е.И., Стеценко В.Ю., Стеценко А.В. О броуновском движении в жидкостях // Литье и металлургия. 2020. № 4. С. 75–77.
6. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия, 2001. 688 с.
7. Русанов А.И. Фазовые равновесия и поверхностные явления. Л.: Химия, 1967. 388 с.
8. Kell G.S. The Freezing of Hot and Cold Water // American Journal of Phisics. AIP Scatation. 1969. Vol. 37. No. 5. P. 564–565.
9. Амелюшкин И. Сверххолодная вода // Квант. 2013. № 4. С. 27–28.
10. Ловлин Н.М. Свойства воды. Информационная память воды // Старт в науке. 2017. № 6. С. 88–99.
11. Свойства элементов. Физические свойства. Справочник. Ч. 1. М.: Металлургия, 1976. 600 с.
12. Физико-химические свойства окислов: справочник / Под ред. Г.В. Самсонова. М.: Металлургия, 1978. 472 с.
13. Марукович Е.И., Стеценко В.Ю., Стеценко А.В. Методика физического моделирования макропроцессов затвердевания отливок на прозрачных моделях и жидкостях // Литье и металлургия. 2021. № 1. С. 53–55.
14. Толстой М.Ю., Шишелова Т.И., Шестов Р.А. Исследование растворимости кислорода // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2015. № 1. С. 86–90.
15. Стеценко В.Ю. Структура и кристаллизация жидких металлов // Сталь. 2024. № 10. С. 5–7.

Ссылка для цитирования данной статьи

		Тип лицензии на данную статью – CC BY 4.0. Это значит, что Вы можете свободно цитировать данную статью на любом носителе и в любом формате при указании авторства.
Стеценко В.Ю. НАНОСТРУКТУРНОЕ СТРОЕНИЕ ВОДЫ И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИ //  Проблемы современной науки и образования  №2 (201) 2025. - С. {см. журнал}.

Поделитесь данной статьей, повысьте свой научный статус в социальных сетях