Лід

Льодовик «Періто Морено», Аргентина

Сніжинки

Лід, крига (рос. лёд, англ. ice, нім. Eis n) — вода в твердому стані густиною 0,8 г/см³.

Основні характеристики

Відомо 10 кристалічних модифікацій льоду й аморфний лід. У природі лід представлений головним чином одним кристалічним різновидом із густиною 931 кг/м³. Під дією власної ваги лід здобуває пластичні властивості й плинність.

Лід зустрічається в природі у вигляді власне льоду (материкового, плаваючого, підземного), а також у вигляді снігу, інею тощо.

Природний лід звичайно значно чистіший, ніж вода, тому що розчинність речовин у льоду вкрай погана. Лід може містити механічні домішки — тверді частки, крапельки концентрованих розчинів, бульбашки газу. Наявністю кристаликів солі й крапельок розсолу пояснюється солонуватість морського льоду.

Загальні запаси льоду на Землі становлять близько 30 млн. км³. Є дані про наявність льоду на планетах Сонячної системи й у кометах. Основні запаси льоду на Землі зосереджені в полярних країнах (головним чином в Антарктиді, де товщина льодового покрову досягає 4 км).

Штучний лід отримують охолодженням, що відбувається при розчиненні деяких солей у воді або кислотах або охолодженням при випарі рідин у розрідженому просторі.

Лід — це оксид водню хімічної будови Н₂О. Містить (%): Н — 11,2; О — 88,8. Відомо 10 кристалічних модифікацій льоду і аморфний лід. Сингонія гексагональна. Вид дигексагонально-пірамідальний. Штучно одержано ще три модифікації льоду: лід-II; лід-III і лід-IV. Густина — 0,9175. Твердість — 1,5 (при +4 °С), 4,0 (– 44 °С) і 6,5 (–78,5 °С). Звичайно утворює агрегатні скупчення дрібнокристалічних зерен. Відомі також кристалічні утворення, які виникають при сублімаціях. Вони мають вигляд скелетних форм і фігур росту (дендрити), а також променистих агрегатів. Безбарвний, прозорий, у значних скупченнях синюватий. Блиск скляний. Крихкий. Утворюється лід у кріосфері при зниженні температури нижче 0 °С (льодовики, підземний лід тощо). При температурі 0 °С плавиться, перетворюючись у воду. Дослідженням льоду займається кріологія. Найбільш вивченим є лід 1-ї модифікації — єдиної модифікації, виявленої в природі. Лід — одне з найпоширеніших твердих тіл на земній поверхні (близько 30 млн. км³). У природі є багато видів льоду різного віку. Тривалість існування одних видів визначається годинами, вік інших — сотні тисяч років.

Властивість	Значення	Примітка
Теплоємність, кал/(г··°C)	0,51 (0 °C)	Сильно зменшується зі зниженням температури
Теплота танення, кал/г	79,69
Теплота паротворення, кал/г	677
Коефіцієнт термічного розширення, 1/°C	9,1·10-5 (0 °C)
Теплопровідність, кал/(див сек··°C)	4,99·10-3
Показник заломлення для звичайного променя	1,309 (-3 °C)
Показник заломлення для незвичайного променя	1,3104 (-3 °C)
Питома електрична провідність, ом-1·см-1	10-9(0 °C)	Гадана енергія активації 11ккал/моль
Поверхнева електропровідність, ом-1	10-10 (-11 °C)	Гадана енергія активації 32ккал/моль
Модуль Юнга, дин/см	9·1010 (-5 °C)	Поликристалічний лід
Опір, Мн/м² роздавлюванню розриву зрізу	2,5 1,11 0,57	Полікристалічний лід Полікристалічний лід Полікристалічний лід
Середня ефективна в'язкість, пз	1014	Полікристалічний лід
Показник ступеня статечного закону плину	3
Енергія активації при деформуванні й механічній релаксації, ккал/моль	11,44-21,3	Лінійно росте на 0,0361 ккал/(моль·°C) від 0 до 273,16 К

Лід як гірська порода

Лід – низькотемпературна мономінеральна гірська порода, найлегший мінерал. В умовах Землі він перебуває в стані, близькому до фазового переходу його у воду. Тому лід зустрічається тільки у верхніх шарах літосфери і гідросфери. Лід вельми стійкий відносно чужорідних домішок, не вступає з ними в хімічні взаємодії і не утворює твердих розчинів та зростків з кристалами інших речовин. Фізико-генетичні і петрографо-генетичні основи формування крижаних порід дозволяють поділити їх на конжеляційні, сеґреґаційні осадові і метаморфічні.

• К о н ж е л я ц і й н и й лід утворюється внаслідок замерзання вільної води. Це крижане покривало морських і прісних водойм, лід швидко рухомих вод, внутрішньоводний або донний, крижане покривало відносно спокійних вод, крижані утворення у вигляді ефузивних порід, полію, натічних утворень, лід-цемент в мерзлих дисперсних гірських породах, тріщинний і поровий в гірських породах з жорсткими зв'язками, крижані ядра ін'єкційних горбів здимання, сталактитів і сталагмітів, вторинно-жильний лід в дисперсних мерзлих гірських породах, крижані шліри та інтрузивні пласти в мерзлих відкладах.

• С е ґ р е ґ а ц і й н и й лід утворюється в промерзлих пилувато-глинистих гірських порід у процесі міграції зв'язаної води під впливом градієнтів температури і вологи. Він утворює шліри (прошарки, лінзи і включення, інші форми), які зумовлюють кріогенну текстуру дисперсних гірських порід, і мономінеральні пластові поклади (потужністю до декількох метрів), ядра міграційних горбів здимання.

• Розрізнюють п'ять видів о с а д о в о г о льду: пухнастий сніг, хуртовинний сніг, дрібнозернистий сніг, зернистий сніг і сніг-пливун.

• М е т а м о р ф і ч н и й лід формується в процесі зміни внутрішньої енергії або під впливом тиску і температури. До нього належить: фірн, первинний осадовий метаморфічний, динамометаморфічний (виникає під впливом високого різновекторного або орієнтованого тиску) і термометаморфічний лід (формується під впливом теплових процесів, що виникають у крижаній породі). За місцем розташування розрізняють поверхневий і підземний лід. Останній впливає на властивості мерзлих порід.

Див. також

• Лід-цемент
• Льодовик
• Підземний лід
• Донний лід
• Налідь
• Льодохід

Джерела

• Лід у Великій радянській енциклопедії (рос.)
• Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.

Посилання

• The phase diagram of water-steam-ice: WebCalculation
• The phase diagram of water, including the ice variants
• Webmineral listing for Ice
• MinDat.org listing and location data for Ice
• The physics of ice