Glace

Une fontaine dans Boise, Idaho, F??vrier 2007

Flocons de neige (cristaux de glace) par Wilson Bentley, 1902

Ice est le nom donn?? ?? l'une quelconque des 15 connus solides cristallins phases de l'eau . Dans des contextes non-scientifiques, il d??crit habituellement glace I _h, qui est connu pour ??tre le plus abondant de ces phases. Il peut appara??tre un transparent ou opaque blanc bleu??tre couleur en fonction de la pr??sence de des impuret??s telles que de l'air . L'addition d'autres mat??riaux tels que le sol peut en outre modifier l'apparence.

Le plus commun transition de phase ?? la glace se produit lorsque je _h liquide eau est refroidie en dessous de 0 ?? C (273,15 K , 32 ?? F) la pression atmosph??rique normale. Il peut ??galement d??p??t d'une vapeur sans phase liquide interm??diaire, par exemple dans la formation de gel.

La glace appara??t dans la nature sous des formes aussi vari??es que les flocons de neige et gr??le, gla??ons, glaciers , banquise et enti??res polaire calottes glaciaires. Ce est un ??l??ment important de la climat mondial , en particulier en ce qui concerne l' cycle de l'eau . En outre, la glace a de nombreuses applications culturelles, de la glace de refroidissement de la boisson ?? une sports d'hiver et sculpture de glace.

Le mot est du vieil anglais est ?? son tour d??riv?? de Proto-germanique * Isaz.

Caract??ristiques

Cordes de glace trouv??s dans la r??gion des Adirondacks de l'Etat de New York

En tant que solide cristallin, de la glace d'origine naturelle est consid??r?? comme un min??ral constitu?? par l'oxyde d'hydrog??ne.

Une propri??t?? inhabituelle de glace congel?? ?? une pression d'une atmosph??re, ce est que le solide est d'environ 8% moins dense que l'eau liquide. L'eau est la seule connue substance non m??tallique d'??tendre quand il g??le. La glace a une densit?? de 0,9167 g / cm?? ?? 0 ?? C, tandis que l'eau a une densit?? de 0,9998 g / cm?? ?? la m??me temp??rature. L'eau liquide est plus dense, essentiellement 1,00 g / cm??, ?? 4 ?? C et devient moins dense que les mol??cules d'eau commencent ?? se former le hexagonales cristaux de glace lorsque la temp??rature tombe ?? 0 ?? C. (En fait, le mot ??cristal?? d??rive du mot grec pour le gel.) Ceci est d?? ?? formant des liaisons hydrog??ne entre les mol??cules d'eau, qui sont align??s mol??cules moins efficace (en termes de volume) quand l'eau est congel??e. Le r??sultat de ceci est que la glace flotte sur l'eau liquide, qui est un facteur important dans la Terre du climat (si l'eau avait coul?? au lieu de flotter, un plan d'eau aurait gel?? du fond ?? la surface, tuant des poissons et autres cr??atures non r??sistant ?? des temp??ratures de cong??lation). Densit?? de la glace augmente l??g??rement la temp??rature diminue (densit?? de la glace ?? -180 ?? C (93 K) est 0,9340 g / cm??).

Lorsque la glace fond, il absorbe autant d'??nergie thermique (la la chaleur de fusion) comme cela prendrait pour chauffer une masse ??quivalente d'eau de 80 ?? C, alors que sa temp??rature reste une constante de 0 ?? C.

Il est ??galement th??oriquement possible pour surchauffer la glace au-del?? de son point d'??quilibre de fusion. Simulations d'impulsions laser ultrarapides agissant sur la glace montrent que cela peut ??tre chauff??e ?? la temp??rature ambiante pendant une p??riode extr??mement courte (250 ps) sans fondre.

La lumi??re r??fl??chie par la glace peut appara??tre bleu, parce que la glace absorbe plus des fr??quences rouges que les bleus. En outre, les icebergs contenant des impuret??s (par exemple, les s??diments, les algues, bulles d'air) peuvent appara??tre en vert.

Glissance

Les cristaux de glace ?? la fen??tre du r??frig??rateur

Jusqu'?? r??cemment, on pensait que la glace ??tait glissante parce que la pression d'un objet en contact avec elle a provoqu?? une couche mince ?? fondre. Par exemple, la lame d'un patin ?? glace, exer??ant une pression sur la glace, fondu une couche mince, assurant une lubrification entre la glace et la lame.

Cette explication ne est plus largement accept??e. Il ya encore d??bat sur la raison pour laquelle la glace est glissante. L'explication se faire accepter est que les mol??cules de glace en contact avec de l'air ne peuvent pas correctement lier avec les mol??cules de la masse de glace sous (et sont donc libres de se d??placer comme des mol??cules d'eau liquide). Ces mol??cules restent dans un ??tat semi-liquide, assurant une lubrification ind??pendamment de la pression sur la glace exerc??e par ne importe quel objet.

Ce ph??nom??ne ne semble pas ??tre vrai ?? toutes les temp??ratures. Les conditions extr??mes trouv??es, en particulier, dans l'Antarctique ont ??t?? observ??s ?? faire de la glace et de la neige pas glissant. Explorateurs rapportent que des temp??ratures tr??s basses neige perd son "glisse", et en tirant un tra??neau ?? travers elle devient comme tirant un tra??neau ?? travers le sable.

Types

Ice enrober les branches d'un arbre

glace de plumes sur le plateau pr??s Alta, en Norv??ge. Les cristaux se forment ?? des temp??ratures inf??rieures ?? -30 ?? C (-22 ?? F ie).

La glace tous les jours et la neige ont une hexagonal la structure cristalline ( glace I _h). Soumis ?? des pressions plus ??lev??es et des temp??ratures variables, la glace peut se former dans une douzaine de diff??rentes phases. Seulement un peu moins stable (m??tastable) que je _h est la structure cubique ( I _c).

?? d'autres temp??ratures et pressions, d'autres formes de glace existent, y compris JE JE, III, V, VI , VII, VIII, IX et X . Avec des soins tous ces types peuvent ??tre r??cup??r??s ?? la pression ambiante. Les types sont diff??renci??s par leur structure cristalline, la commande et la densit??. Il ya aussi deux phases m??tastables de glace sous pression, ?? la fois pleinement hydrog??ne d??sordonn??e; ce sont IV et XII. Ice XII a ??t?? d??couvert en 1996. En 2006, XIII et XIV ont ??t?? d??couverts. Ices XI, XIII, XIV et sont des formes de glaces I _h, V et XII respectivement hydrog??ne ordonn??e.

Ainsi que les formes cristallines, l'eau solide peut exister dans des ??tats amorphes que l'eau solide amorphe (ASW), glace amorphe de faible densit?? (LDA), glace amorphe de haute densit?? (HDA), glace amorphe de tr??s haute densit?? (VHDA) et eau miroitant hyperquenched (HGW).

Rime est un type de glace form??e sur les objets froids quand des gouttes d'eau cristallisent sur eux. Ceci peut ??tre observ?? dans temps de brouillard, lorsque la temp??rature baisse pendant la nuit. Givre mou contient une forte proportion de l'air pi??g??, faisant appara??tre blanche plut??t que transparent, et en lui donnant une densit?? d'environ un quart de celle de la glace pure. Givre est relativement dense.

Aufeis est la glace en couches qui se forme dans l'Arctique et les vall??es des cours d'eau subarctiques. Ice gel?? dans les blocs de lit du ruisseau de d??charge normal des eaux souterraines et provoque la table locale de l'eau ?? augmenter, entra??nant le cong??diement de l'eau au-dessus de la couche gel??e. Cette eau g??le ensuite, provoquant la table de l'eau de monter plus loin et r??p??ter le cycle. Le r??sultat est un d??p??t de glace stratifi??e, souvent plusieurs m??tres d'??paisseur.

La glace peut ??galement former gla??ons, similaires ?? stalactites dans l'apparence, comme des gouttes d'eau et recong??le.

hydrates de clathrates sont des formes de glace qui contiennent des mol??cules de gaz pi??g??s ?? l'int??rieur de son r??seau cristallin. glace de cr??pes est une formation de glace g??n??ralement cr????s dans les zones avec des conditions moins calmes.

Certaines autres substances (en particulier les formes solides de ceux habituellement trouv??s comme fluides) sont aussi appel??s ??glace??: la glace s??che , par exemple, est un terme populaire pour les solides du dioxyde de carbone .

Dans l'espace de la glace hexagonale cristalline, la forme pr??dominante sur Terre, est extr??mement rare. Glace amorphe est plus fr??quente; Cependant, la glace cristalline hexagonale peut ??tre form?? par l'action volcanique.

Utilisations

la r??colte de glace

La r??colte de la glace sur Lac Saint Clair en Michigan, vers 1905

Ice transport?? par charrette dans Mumbai , Inde

La glace a longtemps ??t?? ??valu?? en tant que moyen de refroidissement. Jusqu'?? r??cemment, le B??timent utilis?? Parlement hongrois glace r??colt??e en hiver ?? partir de Lac Balaton pour la climatisation. Glaci??res ont ??t?? utilis??s pour conserver la glace form??e dans l'hiver pour faire de la glace toute l'ann??e, et au d??but r??frig??rateurs ??taient connus comme glaci??res parce qu'ils avaient un bloc de glace en eux. Dans de nombreuses villes, il ne ??tait pas rare d'avoir un service r??gulier de livraison de glace pendant l'??t??. Pour la premi??re moiti?? du 19e si??cle, la r??colte de la glace ??tait devenue la grande entreprise en Am??rique. Fr??d??ric Tudor, qui est devenu connu comme le "Roi des Glaces," a travaill?? sur le d??veloppement de meilleurs produits d'isolation pour le long transport ?? distance de la glace, en particulier sous les tropiques. L'av??nement de artificielle technologie de r??frig??ration a depuis fait la livraison de glace obsol??te.

En 400 avant JC l'Iran , persans ing??nieurs avaient d??j?? ma??tris?? la technique de conservation de la glace dans le milieu de l'??t?? dans le d??sert. La glace a ??t?? introduit pendant les hivers des montagnes ?? proximit?? dans des quantit??s en vrac, et stock?? dans sp??cialement con??u, naturellement refroidi r??frig??rateurs, appel?? Yakhchal (signifiant stockage de glace). Ce ??tait un grand espace souterrain (jusqu'?? 5000 m??) qui avait des murs ??pais (au moins deux m??tres ?? la base) fabriqu??s ?? partir d'un mortier sp??cial appel?? Sarooj, compos??e de sable, d'argile, les blancs d'??ufs, de la chaux, poil de ch??vre, et les cendres dans des proportions sp??cifiques, et qui est connu pour ??tre r??sistant au transfert de chaleur. Ce m??lange a ??t?? pens?? pour ??tre compl??tement l'eau imp??n??trable. L'espace a souvent acc??s ?? un Qanat, et souvent contenue un syst??me de Windcatchers qui pourrait facilement apporter des temp??ratures ?? l'int??rieur de l'espace ?? des niveaux glaciales en jours d'??t??. La glace a ensuite ??t?? utilis??e pour refroidir des friandises pour la royaut?? pendant les jours chauds d'??t??.

Sportif

surf sur la glace Żnin petit lac

La glace joue ??galement un r??le dans les sports d'hiver, dans de nombreux sports comme le patinage sur glace , Visite de patinage, le hockey sur glace , p??che sur la glace, l'escalade de glace, curling, ballon-balai et la course de tra??neau sur bobsleigh, luge et squelette. Beaucoup de diff??rents sports pratiqu??s sur la glace obtenir l'attention internationale tous les quatre ans lors des Jeux olympiques d'hiver .

Une sorte de voilier sur des lames donne lieu ?? voile sur glace. La qu??te humaine de l'excitation a m??me conduit ?? course sur glace, o?? les conducteurs doivent acc??l??rer la glace sur le lac tout en contr??lant le patin de leur v??hicule (semblable ?? certains ??gards ?? emballage de salet?? de la piste). Le sport a m??me ??t?? modifi?? pour patinoires.

Transport

US Coast Guard brise-glaces pr??s La station McMurdo, F??vrier 2002

La glace peut ??galement ??tre un obstacle; pour ports pr??s du p??les, ??tant libre de glace est un avantage important, id??alement toute l'ann??e. Des exemples sont Mourmansk (Russie), Petsamo (Russie, anciennement Finlande) et Vard?? (Norv??ge). Ports qui ne sont pas libres de glace sont ouverts ?? l'aide brise-glaces.

La formation de glace sur routes est dangereux d'hiver dangereux. La glace noire est tr??s difficile ?? voir car il manque la surface givr??e pr??vu. Chaque fois qu'il ya pluie vergla??ante ou de la neige qui se produit ?? une temp??rature proche du point de fusion, il est fr??quent que la glace se accumuler sur la vitres de v??hicules. Conduire en toute s??curit?? exige le retrait de l'accumulation de glace. grattoirs de glace sont des outils con??us pour briser la glace libre et effacer les fen??tres, bien enlever la glace peut ??tre un processus long et laborieux.

Assez loin en dessous du point de cong??lation, une fine couche de cristaux de glace peut se former sur la surface int??rieure des fen??tres. Cela se produit habituellement quand un v??hicule a ??t?? laiss?? seul apr??s avoir ??t?? chass??s pendant un certain temps, mais cela peut arriver pendant la conduite si la temp??rature ext??rieure est suffisamment faible. L'humidit?? de l'haleine du conducteur est la source d'eau pour les cristaux. Ce est g??nant pour supprimer ce sous forme de glace, afin que les gens ouvrent souvent leurs fen??tres l??g??rement lorsque le v??hicule est gar?? afin de laisser l'humidit?? se dissiper, et il est maintenant commun pour les voitures aient lunette arri??re d??givreurs pour lutter contre le probl??me. Un probl??me similaire peut se produire dans les maisons, qui est une des raisons pourquoi beaucoup de r??gions plus froides exigent fen??tres ?? double vitrage pour l'isolation.

Lorsque la temp??rature ext??rieure reste en dessous de z??ro pendant de longues p??riodes, couches tr??s ??paisses de glace peuvent se former sur les lacs et les autres ??tendues d'eau (bien des endroits avec de l'eau courante n??cessitent des temp??ratures beaucoup plus froides). La glace peut devenir assez ??paisse pour conduire sur des voitures et camions. Faire cela n??cessite en toute s??curit?? une ??paisseur d'au moins 30 cm (un pied).

Pour les navires, la glace pr??sente deux risques distincts. Vaporiser et pluie vergla??ante peut produire une accumulation de glace sur la superstructure d'un navire suffisante pour le rendre instable et de l'obliger ?? ??tre pirat?? au large ou fondu avec des tuyaux de vapeur. Et icebergs - grandes masses de glace flottant dans l'eau (g??n??ralement cr???? lorsque les glaciers atteignent la mer) - peut ??tre dangereux si frapp?? par un navire en cours de route. Icebergs ont ??t?? responsables pour le naufrage de plusieurs navires, un exemple notable ??tant le Titanic.

Pour les avions, la glace peut causer un certain nombre de dangers. Comme un avion monte, elle traverse des couches d'air de temp??rature et d'humidit?? diff??rente, dont certains peuvent ??tre propices ?? la formation de glace. Si les formes de glace sur les ailes ou des surfaces de contr??le, ce qui peut alt??rer les qualit??s de vol de l'avion. Pendant le premier vol de l'Atlantique, les aviateurs britanniques Captain non-stop John Alcock et le lieutenant Arthur Whitten Brown a rencontr?? de telles conditions de givrage - Brown a quitt?? le cockpit et a grimp?? sur l'aile ?? plusieurs reprises pour enlever la glace qui couvrait les prises d'air du moteur de la Avions Vickers Vimy ils volaient.

Une vuln??rabilit?? glace particulier associ?? ?? des moteurs ?? combustion interne alternatif est le carburateur. Comme l'air est aspir?? ?? travers le carburateur dans le moteur la pression de l'air est abaiss??e, ce qui provoque le refroidissement adiabatique. Ainsi, dans des conditions humides close-??-cong??lation, le carburateur sera plus froid et ont tendance ?? geler. Ceci va bloquer l'alimentation en air du moteur, et l'amener ?? coup s??r. Des moteurs d'avions ?? pistons avec carburateurs sont fournis avec des radiateurs d'admission d'air du carburateur pour cette raison. L'utilisation croissante de injection de carburant qui ne n??cessite pas de carburateurs a fait "cerise carb" moins un probl??me pour les moteurs ?? pistons.

Les moteurs ?? r??action ne ??prouvent pas carb cerise, mais des donn??es r??centes indiquent qu'ils peuvent ??tre ralentie, arr??t??e, ou endommag??s par le givrage int??rieur dans certains types de conditions atmosph??riques beaucoup plus facilement qu'on ne le croyait. Dans la plupart des cas, les moteurs peuvent ??tre rapidement renouvel??es et les vols ne sont pas en danger, mais la recherche continue pour d??terminer les conditions exactes qui produisent ce type de givrage, et de trouver les meilleures m??thodes pour pr??venir ou inverser en vol.

D'autres utilisations

Embarcad??re de glace au cours de 1983 les op??rations de fret. La station McMurdo, en Antarctique

• Les ing??nieurs ont utilis?? pack de glace formidable force quand ils construits premier flottante de l'Antarctique quai de glace en 1973. Ces piliers de glace sont utilis??es lors des op??rations de fret ?? charger et d??charger les navires. Le personnel des op??rations de la flotte font la jet??e flottante pendant l'hiver. Elles se appuient sur l'eau de mer naturelle congel?? dans McMurdo Sound jusqu'?? la station atteint une profondeur d'environ 22 pieds (6,7 m). piliers de glace ont une dur??e de vie de trois ?? cinq ans.
• La fabrication et l'utilisation de gla??ons ou glace pil??e est commun pour les boissons.
• Pagophagie, un type de trouble de l'alimentation pica, est la consommation compulsive de glace.
• Structures et sculptures de glace sont construits sur de gros morceaux de glace. Les structures sont essentiellement d??corative (comme dans le cas avec ch??teaux de glace) et pas pratique pour l'habitation ?? long terme. h??tels de glace existent sur une base saisonni??re dans quelques zones froides. Les igloos sont un autre exemple d'une structure temporaire, fabriqu?? principalement ?? partir de la neige.
• Pendant la Seconde Guerre mondiale, Projet Habacuc ??tait un programme britannique qui a enqu??t?? sur l'utilisation de pykrete (Les fibres de bois m??lang??s avec de la glace) comme mat??riau possible pour les navires de guerre, en particulier les porte-avions en raison de la facilit?? avec laquelle un grand pont pourrait ??tre construit, mais l'id??e a ??t?? abandonn??e quand il n'y avait pas assez de fonds pour la construction d'un prototype.
• La glace peut ??tre utilis?? pour allumer un feu en taillant dans une lentille qui mettra l'accent sur la lumi??re du soleil embrasement. Quand on attend suffisamment longtemps, un incendie d??marre.
• Dans le r??chauffement climatique , la glace joue un r??le important car il refl??te 90% du soleil les rayons. En outre, les carottes de glace permettent de fournir des informations climatiques historiques.
• En Janvier et F??vrier 1658, le d??troit entre les ??les de Danemark , Grand Belt et Petit Belt gel??, permettant une arm??e su??doise Marche ?? travers des Belts et de vaincre l'arm??e danoise. La r??sultante Trait?? de Roskilde c??d?? de vastes zones de Danemark ?? la Su??de .

?? des pressions diff??rentes

La plupart des liquides g??lent ?? une temp??rature plus ??lev??e sous pression en raison de la pression contribue ?? maintenir les mol??cules ensemble. Cependant, la forte liaisons hydrog??ne dans l'eau rendent diff??rente: l'eau g??le ?? une temp??rature inf??rieure ?? 0 ?? C sous une pression sup??rieure ?? 1 atm. Par cons??quent eau reste ??galement congel??s ?? une temp??rature sup??rieure ?? 0 ?? C sous une pression inf??rieure ?? 1 atm. La fonte de la glace sous des pressions ??lev??es est pens?? pour contribuer au mouvement des glaciers . Glace form??e ?? haute pression a une structure cristalline diff??rente et la densit?? de la glace ordinaire. Glace, l'eau et la vapeur d'eau peut coexister au point triple, ce qui est exactement 273,16 K (par d??finition) ?? une pression de 611,73 Pa.

Phases