Лёд и снег

Определения и обозначения

Лёд — твёрдое состояние воды. Он образуется, когда вода замерзает и перестаёт свободно растекаться, как жидкость. Лёд сохраняет форму, если его не расплавить и не разрушить. Это свойство помогает отличить твёрдое состояние воды от жидкого.

Снег — атмосферные осадки, состоящие из ледяных кристаллов или их скоплений. Они образуются в облаках, где вода переходит в твёрдое состояние. Снег падает на землю в виде отдельных снежинок и их соединений. Это определение помогает не путать снег с дождём, который состоит из жидких капель.

Снежинка — кристалл льда, образовавшийся в облаке. По мере роста к нему могут присоединяться другие кристаллы, и снежинка становится крупнее. Её форма показывает, как кристалл рос в облаке. Понимание этого помогает объяснить разнообразие снежинок.

Гололёд — слой льда, который появляется на поверхности земли и предметов. Он возникает, когда вода попадает на холодную поверхность и замерзает, например после оттепели или дождя при морозе. В отличие от снега, это не рыхлые осадки, а ледяная корка. Знать, как появляется гололёд, нужно, чтобы распознавать опасные скользкие места.

Как это устроено

Когда вода охлаждается, движение её частиц замедляется, и вода переходит из жидкого состояния в твёрдое. При обычном давлении замерзание происходит около 0 °C, хотя примеси и условия могут немного менять этот процесс. Частицы уже не перемещаются так свободно, как в жидкости, поэтому вода сохраняет форму льда. Если температура поднимается и лёд получает достаточно тепла, он начинает таять.

В облаках есть водяной пар — невидимая вода в газообразном состоянии. При подходящих условиях он превращается в крошечные кристаллы льда, которые постепенно растут. Когда кристаллы сталкиваются и соединяются, получаются снежинки и их скопления. Так снег возникает в облаке, а не просто получается из замёрзших дождевых капель.

Условия в облаке меняются, пока кристалл растёт и перемещается: меняются температура и количество водяного пара. Поэтому разные части кристалла могут расти неодинаково, а форма снежинок получается разнообразной. Лучевая симметрия часто заметна потому, что части кристалла растут вокруг общего центра в похожих условиях. Но путь каждой снежинки и условия её роста не совпадают полностью с другими, поэтому совершенно одинаковые снежинки не образуются.

Лёд обычно плотный по сравнению со снегом, потому что его кристаллы соединены в сплошную массу. Гладкая ледяная поверхность скользкая: обувь или предметы легко теряют сцепление с ней. Снег состоит из множества кристаллов, между которыми остаются промежутки с воздухом. Из-за этих промежутков он рыхлый, а заключённый в них воздух помогает снегу удерживать тепло.

При потеплении лёд и снег получают тепло и тают, превращаясь в воду. Она стекает в почву, ручьи и водоёмы или собирается в лужах; поэтому меняются состояние поверхности и уровень воды. Если после таяния снова становится холодно, вода замерзает: на тропинках и дорогах может появиться гололёд. Такие переходы влияют на жизнь растений и животных, а в быту требуют осторожности во время оттепелей и заморозков.

Сравнение льда и снега

Пользуясь таблицей, сравнивай не только внешний вид, но и способ образования со строением. Именно строение объясняет, почему снег рыхлый, а лёд обычно плотный. Последняя строка показывает общее свойство: при потеплении оба превращаются в воду.

Разбор задач

Задача 1. Лужа после мороза покрылась льдом, а после потепления лёд исчез. Нужно объяснить оба изменения. Проследим, как температура влияет на состояние воды. Важно различить замерзание и таяние.

1. Во время мороза вода в луже охлаждается. Когда она замерзает, жидкая вода переходит в твёрдое состояние и образует лёд.
2. После потепления лёд получает тепло. При повышении температуры он тает и снова становится жидкой водой.
3. Значит, видимое изменение лужи связано с переходами воды между жидким и твёрдым состояниями. Если вода снова охладится до условий замерзания, она может замёрзнуть ещё раз.

Ответ. Мороз превращает воду в луже в лёд, а потепление вызывает таяние. Лёд исчезает с поверхности, потому что превращается в жидкую воду, а не пропадает бесследно. Так объясняется смена состояний воды при изменении температуры.

Задача 2. Сравним снег и лёд по строению и объясним, почему снег рыхлый, а лёд обычно плотный. Сначала выясним, из каких частей состоит каждый из них. Затем свяжем это строение с наблюдаемыми свойствами.

1. Снег состоит из ледяных кристаллов, которые соприкасаются не везде. Между ними остаются промежутки, заполненные воздухом.
2. Из-за этих промежутков снег легко сжимается и кажется рыхлым. Кристаллы льда в сплошном куске соединены теснее, поэтому такой лёд обычно плотнее снега.
3. Получается, различие объясняется не тем, что это разные вещества, а тем, как устроена твёрдая вода. Снег тоже может уплотниться, если его придавить или если он подтает и снова замёрзнет.

Ответ. Снег рыхлый, потому что между кристаллами есть воздух. Лёд обычно плотный, поскольку образует более сплошную массу. Оба состоят из воды в твёрдом состоянии, но устроены по-разному.

Задача 3. После оттепели ночью снова ударил мороз. Нужно определить, где может появиться гололёд и чем он опасен. Для этого проследим, что происходит с водой на холодных поверхностях. Затем свяжем результат с передвижением людей и транспорта.

1. Во время оттепели снег и лёд подтаивают, а вода может собраться на дорогах, тротуарах, ступеньках и предметах. Поверхности при этом ещё могут оставаться холодными.
2. Ночью температура падает, и оставшаяся вода замерзает. На земле и предметах появляется тонкий слой льда — гололёд.
3. По льду обувь и колёса скользят, потому что хуже сцепляются с поверхностью. Поэтому на таких местах можно поскользнуться или потерять управление транспортом.

Ответ. Гололёд может образоваться на дорогах, тротуарах, ступеньках и других поверхностях, куда попала вода. Он опасен тем, что делает их скользкими, поэтому в мороз после оттепели нужно передвигаться осторожно.

Типичные ошибки

Ошибка: считать снег замёрзшими каплями воды. Такое представление возникает потому, что снег, как и дождь, выпадает из облаков. Однако снег состоит из ледяных кристаллов, которые образовались в облаке из водяного пара и могут соединяться. Проверь себя: если речь идёт о снежинке, вспоминай кристалл льда, а не замёрзшую каплю.

Ошибка: думать, что лёд и снег — разные вещества. Их внешний вид и свойства различаются, поэтому кажется, что это совершенно разные материалы. Но и лёд, и снег состоят из воды в твёрдом состоянии; отличие связано с устройством. Проверь себя вопросом: изменится ли состав, если снег растает? Он станет водой.

Ошибка: считать, что все снежинки имеют строго одинаковую форму. Их часто изображают в виде похожих правильных узоров, поэтому можно принять рисунок за точную копию каждой снежинки. На деле условия роста кристаллов в облаках меняются, и формы различаются, хотя лучевая симметрия встречается часто. Проверь себя: вспомни, что каждая снежинка растёт в своих условиях.

Ошибка: путать гололёд со снегом или считать его названием любого льда. Это происходит потому, что гололёд тоже бывает зимой и состоит из воды в твёрдом состоянии. Но гололёд — это лёд, образовавшийся непосредственно на поверхности земли и предметов, а снег выпадает кристаллами из облаков. Проверь себя: спроси, где возник слой — на поверхности или в облаке.

Связь с другими темами

Для понимания льда и снега нужно знать, что вода бывает жидкой, твёрдой и газообразной. Переходы между этими состояниями связаны с круговоротом воды в природе: вода испаряется, образует облака, выпадает осадками и возвращается в водоёмы. Снег и лёд влияют на состояние водоёмов и поверхности земли, а их таяние связано с сезонными изменениями. Эти знания помогают объяснить погоду и соблюдать правила безопасности зимой, особенно во время гололёда.

Что запомнить

• Лёд и снег — вода в твёрдом состоянии.
• Лёд образуется, когда вода замерзает.
• Снег состоит из ледяных кристаллов и их скоплений.
• Снежинки образуются в облаках, а их форма зависит от условий.
• Снег рыхлый, потому что между кристаллами есть воздух.
• При потеплении лёд и снег тают, а при морозе вода снова замерзает.
• Гололёд делает поверхности скользкими и опасными.