Почему при смешивании пол-литра воды и пол-литра спирта будет не литр?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

На первый взгляд кажется логичным, что если смешать пол-литра воды с пол-литром спирта, то в результате получится ровно литр жидкости. Однако в реальности итоговый объем смеси оказывается меньше — обычно около 960-970 мл. Этот удивительный феномен объясняется фундаментальными законами физики и химии, в частности, взаимодействием молекул разных веществ на микроскопическом уровне.

Автор: ГузАрина Источник: commons.m.wikimedia.org

Молекулярная структура жидкостей

Чтобы понять, почему объем уменьшается, необходимо рассмотреть строение молекул воды и спирта. Молекула воды (H2O) — это полярная молекула, где атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд, а атомы водорода — частичный положительный. Из-за этого молекулы воды соединяются друг с другом, создавая прочные водородные связи, создающие плотную, упорядоченную структуру.

Этанол (C2H5OH) также содержит гидроксильную группу (-OH), что делает его молекулы полярными и способными образовывать водородные связи. Однако у спирта есть и неполярная часть — углеводородный «хвост» (C2H5), который слабо взаимодействует с водой.

Почему объем уменьшается?

Когда вода и спирт смешиваются, их молекулы начинают взаимодействовать друг с другом. Водородные соединения между молекулами воды частично разрываются, а вместо них появляются новые соединения, связывающие воду и спирт. При этом молекулы воды «встраиваются» в пустоты, которые в чистом виде образуют более плотную упаковку.

Этот процесс называется «контракцией» — уменьшением общего объема смеси из-за более эффективного заполнения пространства между молекулами. В результате расстояние между частицами сокращается, и суммарный объем становится меньше, чем сумма исходных объемов.

Автор: Hannes Grobe Источник: commons.m.wikimedia.org

Экспериментальное подтверждение

Данный эффект легко проверить на опыте. Если аккуратно смешать 500 мл воды и 500 мл спирта, то уровень жидкости в мерном цилиндре окажется ниже отметки в 1000 мл. Разница может составлять от 3% до 5% в зависимости от температуры и концентрации спирта.

Это явление также объясняется с точки зрения термодинамики. При смешивании двух жидкостей изменяется их энтальпия (теплота взаимодействия), что приводит к выделению или поглощению тепла. В случае воды и спирта процесс сопровождается слабым разогревом смеси, что дополнительно подтверждает наличие энергетически выгодного перераспределения молекул.

Заключение

Таким образом, уменьшение объема при смешивании воды и спирта — это наглядная демонстрация того, что свойства растворов не всегда являются простой суммой свойств их компонентов. Молекулярные взаимодействия приводят к изменению плотности, вязкости и других физических характеристик смеси.

Изображение в превью:
Автор: ГузАрина
Источник: commons.m.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Почта для связи — gorbov.busines@yandex.ru

10 комментариев

Добавить комментарий

b
Не осветили главный вопрос: воду в спирт или спирт в воду?
Z
Сначала вода, потом уже что-то ядрёное. Так как минимум безопасней.
Z
Кстати, если я не ошибаюсь, Менделеев прославился не изобретением водки, а золотой пропорцией вода-спирт. Если пропорцию изенить, то будет либо слабенько, либо невыгодно с коммерческой точки зрения. То есть, наливать в бутылку много спирта не рационально.
102273821365798200203@google
Оооо, писала посмотрел вчера вечером передачу по рентв.😂
102273821365798200203@google
Оооо, писака посмотрел вчера вечером передачу по рентв.😂
Оооо, писала посмотрел вчера вечером передачу по рентв.😂
1
Масса то надеюсь осталась прежней) если то же уменьшилась это тянет на нобелевку
1
У спирта есть свойство уменьшаться в объёме даже без реакции с водой. ;-)
Z
Так и есть. Тут замешена квантовая физика: если жена наблюдает за спиртом, то объём не меняется, а если не наблюдает, то объём уменьшается. Как вам такой кот в коробке? Нобелевка?
116554405952219302723@google
Не осветили главный ответ почему если спирт вливать в воду масса уменьшается а мои наоборот масса увеличивается?..

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Гидравлический штатив на глубине 4 000 м: как ходульный бентозавр обманывает физику придонного слоя

Глубоководный аппарат, опустившийся на абиссальную равнину Тихого океана на отметку 4 200 м, фиксирует внешнее статическое давление в 42 МПа. При таком сжатии любая тонкостенная жесткая опора...

2,3 миллиарда лет назад Земля едва не потеряла весь кислород: ученые выяснили, как планета сохранила обитаемость

Около двух с половиной миллиардов лет назад состав атмосферы Земли начал необратимо меняться. В воздухе впервые появился свободный кислород — газ, без которого невозможно существование...

Эйнштейн оказался квантовым: физики вывели уравнения гравитации из квантовой информации

Современная фундаментальная физика держится на двух теориях, которые до сих пор не удается свести к единому знаменателю.Первая — общая теория относительности. Она описывает...

Как на самом деле погибнет Солнечная система: новое исследование опровергло вечную стабильность орбит

Вопрос о том, способна ли планетная система существовать вечно, определил само зарождение теоретической астрономии. Размышляя о законе всемирного тяготения и наблюдая за орбитами Юпитера и...

Поставил проектор на шкаф под углом, а он сам всё настроил на экран 130": обзор TrendVision Luma Arc

Когда хочется смотреть фильмы на большой диагонали, обычный телевизор уже не всегда кажется подходящим решением. Но с проекторами есть другая проблема: нужно найти место для установки, выставить...

Как буква «Ё» появилась в русском языке и почему её часто не используют

В книге можно встретить «елку», «ежика» и «теплый вечер» — и без труда понять, какие слова имелись в виду. Но с выражениями «все готово» или «мы узнаем» такой уверенности уже нет:...