Вода знайома та загадкова
Через особливу здатність води поглинати теплоту її температура під час нагрівання й охолодження змінюється мало, тому морським і річковим мешканцям ніколи не загрожують ні сильне перегрівання, ні надмірне охолодження. Відмінність між теплоємностями води і ґрунту є однією з причин, що визначають різницю між морським і континентальним кліматом. Нагріваючись приблизно в п'ять разів повільніше, ніж ґрунт, вода у стільки саме разів повільніше охолоджується. Завдяки цій особливості моря й океани є потужними акумуляторами теплоти. Постійно віддаючи її атмосфері, вони пом'якшують клімат Землі. Через високу теплоємність воду широко використовують як теплоносій у теплосиловому та комунальному господарстві, а також як охолоджувач у разі необхідності зниження температури.
Друга й третя аномалії води пов'язані з першою: у воді найвища в світі мінералів прихована теплота випаровування і плавлення, тобто та кількість теплоти, яка необхідна для перетворення рідини на пару та льоду на рідину. Наприклад, щоб перетворити 1 кг льоду на рідину, необхідно затратити 2,3МДж. Сама ж речовина (лід—вода) зовсім не підвищує свою температуру. Температура льоду, що тане, незмінно однакова: 0°С. В той же час вода з навколишнього середовища повинна поглинати теплоти. Але уточнюємо: якщо лід тане при температурі 0 °С та нормальному тиску, то для плавлення 1 кг льоду, що має температуру -7 °С, достатньо 320 КДж, а при -3°С — 306 КДж. Виходить, що з кожним градусом униз по шкалі термометра теплота плавлення льоду зменшується на 0,5 °С. Чи не дивно? Чим холодніший лід, тим легше перетворити його на воду. Це і є наступний каприз води.
Подібне ми спостерігаємо і під час перетворення води на пару. Щоб випарувати воду з чайника, теплоти необхідно в 5,5 раза більше, ніж для того, щоб закип'ятити її без підвищення температури кипіння води, яка стала і (при тиску в 1 атм) дорівнює 100 °С. Звичайно, ці ж кожен кілограм пари віддає в навколишнє середовище, конденсуючись у воду. Коли б не ця властивість води — навіть у спеку випаровуватися повільно — багато озер і річок улітку пересихали б до дна.
Четверта аномалія полягає в наступному. Замерзаючи, вода розширюється на 9 % порівняно з початковим об'ємом. Густина звичайного льоду — 924 кг/м3, тому він легший від води і спливає на її поверхню. Коли б цієї аномалії не було, то лід не зміг би плавати, водойми промерзли б до дна і все живе загинуло б.
Ми кажемо: звичайний лід. Учені виявили шість різновидностей льоду. З підвищенням тиску точка переходу води в лід знижується. Якщо заморозити воду при температурі -170 °С (за звичайного тиску), з неї утворюється дуже щільний лід. Він тоне у воді, оскільки його густина — 2300 кг/м3. Але найцікавішим із шести існуючих різновидів льоду є «гарячий лід», який отримують під тиском 21 000 атм. Він має температуру +76 °С. Такий лід можна отримати безпосередньо з води при температурі +60 °С і тиску 16500атм. «Гарячий лід» плавиться при температурі +192 °С і тиску 32 000 атм. І не дивно, якщо в надрах Землі (на глибині в декілька сот кілометрів) виявляють гарячий лід. Гарячий у повному розумінні цього слова.П'ята аномалія найбільш незвичайна. Усі речовини під час нагрівання розширяються, а при охолодженні стискаються. Вода також стискається під час охолодження. Але вона стискається до тих пір, поки її температура не досягне +4 °С. Потім вона знову починає розширюватися, хоча температура й знижується: найважча вода — при 4 °С вище нуля (1 м3 має масу 1 т). Тому зимою, охоловши до +4 °С, вона опускається на дно водойми і зберігається там протягом усієї зими, не замерзаючи. Ця властивість води рятує життя всіх прісноводних тварин, що зимують у річках, ставках, озерах.
Шоста аномалія пов'язана з тим, що вода, як і ртуть, має найбільший поверхневий натяг. Усередині рідини притягання молекул одна до одної зрівноважується, а на поверхні — ні. Молекули води, які розміщені глибше, тягнуть донизу верхні молекули. Тому крапля води начебто намагається затягти себе у вузлик. Стягують її сили поверхневого натягу. Крапля води упакована в свою поверхневу плівку, яка дуже міцна. Щоб розірвати її, потрібна сила, і немала. По цій плівці бігають комахи — вертячки та водоміри, по ній повзуть равлики з масивними раковинами і навіть ящірки-василіски. Усі вони важчі за воду, але не тонуть: плівка підтримує їх.
Фізики точно розрахували, яку гирю треба підвісити до стовпчика води завтовшки 3 см, щоб розірвати його. Маса такої гирі величезна — понад 100 т. Це для абсолютно чистої вводи. У природі такої води немає, в ній завжди щось розчинено. Нехай хоч небагато, але чужорідні речовини розривають зв'язки між молекулами води і сили зчеплення між ними зменшуються. Але капілярність зберігається і відіграє суттєву роль у живій природі. Своєрідними капілярами є коріння рослин. Сили поверхневого натягу тягнуть воду вгору із глибини грунту, живлячи рослини солями і вологою. Під дією сил поверхневого натягу кров наповнює капіляри тварин і людей. Важко уявити собі картину життя на Землі при зменшенні поверхневого натягу води.
Сьома аномалія полягає в тому, що вода — найкращий розчинник. Вона розчиняє дуже багато речовин, проте сама залишається інертною і не змінюється від багатьох речовин, які розчинює. Завдяки цьому вода змогла стати носієм життя.