Всё о воде

Что такое жидкость
Жесткость воды
Тяжёлая вода
Минеральная вода
Концентрация растворов
Вода и измерения
Структура воды
Диссоциация воды и pH
Водородная связь
Молекула воды
Физические свойства воды
Химический состав воды
Электролитическая диссоциация
Электропроводность растворов

Вода и измерения

Измерение - это сравнение измеряемой величины с эталоном, образцовой мерой. Несмотря на все аномалии воды именно ее выбрал человек в качестве эталона для измерения температуры, массы (веса), количества тепла, высоты местности.

В древности, в Греции и Риме, вода помогала человеку измерять время. Это было первое в истории применение воды для измерений. Первоначально водяные часы были очень простой конструкции: наполненный водой медный сосуд с узким отверстием на дне, через которое медленно, капля за каплей, вытекала вода. По уровню воды в сосуде и определяли "истекшее" (в буквальном смысле слова) время. Для этого на стенках сосуда были нанесены отметки - черточки. Водяные часы (клепсидра) заменяли собой в пасмурную погоду солнечные часы. Греки ставили клепсидру в суде чтобы всем участникам процесса предоставлять одинаковое время для выступления, которое измерялось клепсидрой. Вот из какой глубокой древности дошло до нас современное выражение: "Ваше время истекло!".

При создании термометра, точнее, его шкалы, были использованы некоторые физические свойства воды. Немецкий физик Фаренгейт, проживший большую часть своей жизни в Голландии, изобрел в 1714-1715 гг. ртутный термометр и сделал температурную шкалу, носящую его имя. В качестве "реперов" (исходных точек) для шкалы он принял точку кипения воды, которую обозначил 212°, и точку, соответствующую температуре смеси льда с солью (-17,5 °С), обозначив ее 0°. Затем разделил шкалу от 212 до 0° на 212 равных частей. Температура таяния льда (0° по шкале Цельсия) соответствует 32° по шкале Фаренгейта. Таким образом, по этой шкале температурный интервал между точкой кипения воды и точкой таяния льда разделен на 180 делений - от 212 до 32° (а не на 100 делений, от 100 до 0°, как на шкале Цельсия). Нам отсчеты температуры по шкале Фаренгейта покажутся очень неожиданными и странными. Например, в теплый летний день, с температурой 26-27 °С, термометр Фаренгейта покажет 80°!

В 1730 г. французский естествоиспытатель, член Парижской академии наук, изобретатель спиртового термометра, Рене Реомюр предложил температурную шкалу, на которой диапазон между точками кипения воды и таяния льда разделен на 80 равных частей, от 80 до 0° (шкала Реомюра). Такой шкалой обычно пользовались в быту в России до Октябрьской революции.

Наконец, шведский физик Андерс Цельсий, член Стокгольмской академии наук, создал в 1742 г. стоградусную шкалу термометра, которой в настоящее время пользуются почти повсеместно. Теперь точка кипения воды обозначена 100°, а точка таяния льда 0° (а первоначально было наоборот: Цельсий обозначил точку кипения 0°, а точку таяния 100°!).

При разработке метрической системы, установленной по декрету французского революционного правительства в 1793 г. взамен различных старинных мер, вода была использована для создания основной меры массы (веса) - килограмма и грамма. 1 г, как известно, это вес 1 см3 (миллилитра) чистой воды при температуре ее наибольшей плотности - 4 °С. Следовательно, 1 кг - это вес 1 л (1000 см3) или 1 дм3 воды, а 1 т (1000 кг) - это вес 1 м3 воды.

Вода была использована и для измерения количества тепла. Единица количества тепла - калория. Она определяется как количество тепла, необходимое для нагревания 1 г чистой воды на 1 °С (точнее, для нагревания 1 г воды с 14,5 до 15,5 °С).

Так вода помогла физикам установить удобные меры температуры, массы, тепла.

Все высоты и глубины на земном шаре, будь то вершины высочайших гор или низменности, расположенные ниже уровня моря, подъем искусственного спутника или спуск батискафа на дно морское, отсчитываются от уровня моря. Это может показаться парадоксальным: ведь что может быть изменчивее поверхности моря. Море все время в движении, волны и приливы постоянно колеблют его поверхность. И все же, несмотря на непостоянство, поверхность моря с давних пор признана учеными-геодезистами самой пригодной исходной поверхностью для определения так называемой абсолютной высоты, иначе называемой высотой над уровнем моря (под относительной высотой понимают превышение одной точки на поверхности суши над другой, относительная высота горы -это превышение ее вершины над подошвой). Почему же выбрали геодезисты поверхность моря? Если бы каким-то чудом вдруг прекратились колебания вызываемые сгонными и нагонными ветрами, приливами и отливами, то уровень моря установился бы в среднем положении в положении равновесия. Так как все моря и океаны соединены между собой, то, по закону сообщающихся сосудов, их уровень должен был бы установиться во всем мире на одной высоте. Вот этот-то средний уровень моря, не изменяющийся в течение многих десятилетий и столетий, и принят в качестве исходной поверхности для отсчета высот на суше. Поэтому абсолютная высота - это высота не над каким-то случайным уровнем моря, а над его средним уровнем. А чтобы установить положение среднего уровня, необходимо в течение ряда лет (не менее 2-3 десятилетий) непрерывно наблюдать за колебанием уровня воды в море. Абсолютная высота отсчитывается обычно от среднего уровня того моря, на берегу которого расположена данная страна. Если страна находится вдали от морских берегов, измерения привязываются к среднему уровню ближайшего моря. В России абсолютные высоты отсчитываются от среднего уровня Балтийского моря - от нуля Кронштадского футштока, высотное положение которого совпадает со средним многолетним уровнем Финского залива и, следовательно, Балтийского моря. По этому футштоку, установленному на каменном устое моста через Обводный канал в Кронштадте, ведутся непрерывные наблюдения. Нуль футштока совмещен с горизонтальной чертой, высеченной на устое моста, и закреплен медной пластиной с надписью "Исходный пункт нивелирной сети России". Увидеть эту черту можно только тогда, когда уровень воды в канале ниже среднего (ординара).


Литература
Copyright © 2009-2010 all-about-water.ru