Ved hvilken temperatur fryser vandet

Ved hvilken temperatur fryser vandet? Det synes at være - det enkleste spørgsmål, som endog et barn kan svare: Frysepunktet ved vand ved et normalt atmosfærisk tryk på 760 mm Hg er 0 grader Celsius.

Imidlertid er vand (på trods af den meget udbredt sin på planeten) den mest mystiske og ikke fuldt undersøgt stof, så svaret på dette spørgsmål kræver en grundig og begrundet samtale.

• I Rusland og i Europa måles temperaturen på en Celsius-skala, hvis højeste værdi er 100 grader.
• Den amerikanske forsker Fahrenheit udviklede sin skala, som har 180 divisioner.
• Der er en anden temperatur måleenhed, Kelvin, opkaldt efter den engelske fysiker Thomson, der fik titlen Lord Kelvin.

Stater og typer af vand

Vand på planeten Jorden kan tage tre grundlæggende aggregeringsforhold: flydende, fast og gasformet, som kan omdanne til forskellige former, der samtidig eksisterer sammen med hinanden (isbjerge i havvand, vanddamp og iskrystaller i skyerne på himlen, gletschere og frie flydende -Floden).

Afhængigt af oprindelsen kan vandets formål og sammensætning være:

• frisk;
• mineral;
• marine;
• drikker (her vil vi bære vand fra vandet);
• regn;
• optøet;
• brakvand;
• struktureret;
• destilleret;
• deioniseret.

Tilstedeværelsen af ​​hydrogenisotoper gør vand:

1. let;
2. tungt (deuterium)
3. super tungt (tritium).

Vi ved alle, at vandet er blødt og hårdt: denne indikator bestemmes af indholdet af magnesium og calciumkationer.

Hver af de typer og aggregative tilstander af vand, som vi har opført, har sin egen frysning og smeltepunkt.

Vandfrysningspunkt

Hvorfor fryser vandet? Almindeligt vand indeholder altid nogle suspenderede partikler af mineral eller organisk oprindelse. Det kan være de mindste partikler af ler, sand eller husstøv.

Når omgivelsestemperaturen falder til bestemte værdier, tager disse partikler rollen som centre omkring hvilke iskrystaller begynder at danne.

Luftbobler kan også blive kerner af krystallisation, såvel som revner og beskadigelse af væggene i beholderen, der indeholder vand. Hastigheden af ​​krystalliseringsprocessen er i vid udstrækning bestemt af antallet af disse centre: jo flere af dem jo hurtigere fryser væsken.

Hvorfor fryser varmt vand hurtigere end koldt?

Varmt vand fryser hurtigere end koldt - Erasto Mpemba, en skolepige fra Tanganyika, bemærkede dette fænomen. Hans eksperimenter med massen til fremstilling af is viste, at frysen af ​​den opvarmede masse er meget højere end den kolde.

En af grundene til dette interessante fænomen, kaldet "Mpemba paradoxet", er det højere varmeoverførsel af en varm væske såvel som tilstedeværelsen af ​​et større antal krystallisationskerner i det sammenlignet med koldt vand.

Er frysepunktet for vand indbyrdes forbundet med højden?

Når trykket ændres, ofte forbundet med at være i forskellige højder, begynder frysepunktet for vand at afvige radikalt fra den normale, typisk for normale forhold. Krystallisering af vand i en højde forekommer ved følgende temperaturværdier:

• Paradoksalt fryser vandet ved en højde på 1000 m ved 2 grader Celsius;
• i en højde på 2000 meter sker dette allerede ved 4 grader varme.

Den højeste temperatur for frysning af vand i bjergene observeres i en højde på over 5.000 tusind meter (f.eks. I Fan Mountains eller i Pamirs).

Hvordan påvirker trykket krystalliseringen af ​​vand?

Lad os forsøge at forbinde dynamikken i forandringen i vandets frysepunkt med en ændring i trykket.

• Ved et tryk på 2 atm fryser vandet ved en temperatur på -2 grader.
• Med et tryk på 3 atm vil indtrængen af ​​frysning af vand være en temperatur på -4 grader Celsius.

Derfor er det under vanskeligheder med høje bjerge og sjældne atmosfærer meget vanskeligt at koge selv æg, da vandet i potten koger allerede ved 80 grader. Det er klart, at ved en sådan temperatur er det simpelthen umuligt at lave mad.

Med højt tryk forekommer smelteprocessen under skøjernes knive selv ved meget lave temperaturer, men det er takket være ham, at skøjterne glider på isfladen.

På samme måde forklares frysning af løbere af stærkt lastede slæder i historierne fra Jack London. Tunge slæder, der lægger pres på sneen, får det til at smelte. Det resulterende vand letter deres glidning. Men det er værd at stoppe nartene og forbliver længe på ét sted, da det fordrevne vand, der har frosset, vil fryse løberne til vejen.

Krystallisationstemperaturen af ​​vandige opløsninger

Som et glimrende opløsningsmiddel reagerer vand let med forskellige organiske og uorganiske stoffer, der danner en masse af nogle gange uventede kemiske forbindelser. Selvfølgelig vil hver af dem fryse ved forskellige temperaturer. Afspejle dette på en visuel liste.

• Frysepunktet for en blanding af alkohol og vand afhænger af procentdelen af ​​begge komponenter i den. Jo mere vand tilsættes til opløsningen, desto tættere er dens frysningstemperatur. Hvis mere alkohol er i opløsningen, begynder krystalliseringsprocessen ved værdier tæt på -114 grader.

  Det er vigtigt at vide, at vand-alkohol løsninger ikke har en fast frysningstemperatur. Normalt siger de om temperaturen i begyndelsen af ​​krystalliseringsprocessen og temperaturen af ​​den endelige overgang til fast tilstand.

  Mellem begyndelsen af ​​dannelsen af ​​de første krystaller og den fuldstændige størkning af alkoholopløsningen ligger et temperaturinterval på 7 grader. Så frysepunktet med vand med alkohol på 40% koncentration i begyndelsestrinnet er -22,5 grader, og den endelige overgang af opløsningen til den faste fase vil forekomme ved -29,5 grader.

For at måle saltholdigheden af ​​vand brug en speciel enhed - "ppm." Så vi har fundet ud af, at frysepunktet for vand falder med stigende saltkoncentration. Lad os forklare dette med et eksempel:

Salthedsniveauet for havvand er 35 ppm, mens gennemsnitsværdien af ​​dets frysning er 1,9 grader. Sortehavets farvandsgrad er 18-20 ppm, så de fryser ved en højere temperatur med et interval fra -0,9 til -1,1 grader Celsius.

• Frysepunktet for vand med sukker (for en opløsning, hvis molalitet er 0,8) er -1,6 grader.
• Frysepunktet for vand med urenheder afhænger stort set af deres mængde og arten af ​​de urenheder, der udgør den vandige opløsning.
• Frysepunktet for vand med glycerin afhænger af opløsningens koncentration. En opløsning indeholdende 80 ml glycerol fryser ved -20 grader, mens glycerinindholdet reduceres til 60 ml af krystalliseringsprocessen vil begynde ved -34 grader, og begyndelsen af ​​indefrysningen af ​​20% opløsningen - minus fem grader. Som du kan se, er der ikke noget lineært forhold i denne sag. Til frysning af en 10% opløsning af glycerin er en temperatur på -2 grader tilstrækkelig.
• Frysepunktet for vand med sodavand (der indebærer et kaustisk alkali- eller kaustisk sodavand) er et mere mystisk billede: den 44% kaustiske opløsning fryser ved +7 grader Celsius og 80% - ved + 130.

Ferskvandsfrysning

Isdannelsen i ferskvandskrop af vand forekommer i en lidt anden temperatur.

• Frysepunktet for vand i søen, ligesom frysepunktet for vand i floden, er nul grader Celsius. Frysning af de reneste floder og vandløb begynder ikke fra overfladen, men fra bunden, hvor krystallisationskerner er til stede i form af bundslampartikler. I første omgang bliver snags og vandplanter dækket af isskorpen. Så snart bundismen stiger til overfladen fryser floden straks igennem.
• Det frosne vand i Baikal kan undertiden afkøles til negative temperaturer. Dette sker kun i lavt vand; Vandtemperaturen kan være i tusind og undertiden hundrededel af en grad under nul.
• Temperaturen af ​​Baikal-vandet under skorstensskorpen, som regel, overstiger ikke +0,2 grader. I de nedre lag stiger den gradvist til +3.2 i bunden af ​​den dybeste bækken.

Destilleret vandfrysepunkt

Fryser destilleret vand? Husk at til frysning af vand kræver tilstedeværelsen i nogle krystalliseringscentre med der kan være luftbobler, suspenderede partikler og skade på væggene i tanken, hvori den er placeret.

Vand udsat for meget lave temperaturer, men ikke krystalliseret, kaldes "superkølet". Du kan sætte en flaske destilleret vand i fryseren, få det hypotermi og derefter demonstrere et meget effektivt trick - se videoen:

Ved at trykke på flasken udtaget fra køleskabet eller smide et lille stykke is ind i det, kan du vise, hvordan det øjeblikkeligt bliver til is, der har udseende af aflange krystaller.

Destilleret vand: Fryser dette renset stof eller ikke under tryk? En sådan proces er kun mulig i specielt skabte laboratoriebetingelser.

Saltvandsfrysepunkt

1. Frøs saltvand? På grund af den høje saltkoncentration fryser hav og havvand ved en temperatur på -1,9 grader Celsius.
2. Temperaturen ved frysning af vand i havene og oceanerne har ikke en konstant værdi, da saltholdigheden af ​​vandet i havets hav er helt anderledes.
3. Hvordan afhænger frysepunktet for havvand af dets saltholdighed? Der er en direkte forbindelse mellem disse værdier. Jo mere salt vandet er, desto højere dens densitet er, og en tilstrækkelig lav temperatur er nødvendig for at fryse dette vand.
4. Den gennemsnitlige temperatur i havet og oceanerne er -4 grader.

Frysepunkt for de enkelte have

Med hvor mange grader fryser vandet:

• Det Kaspiske Hav? Saltheden af ​​det kaspiske farvande er ca. 13 ppm. Deres frysning foregår ved -0,5 grader Celsius. Tykkelsen af ​​isdækket i den nordlige del af Det Kaspiske Hav er omkring to meter.
• Azovas hav? Dens saltvand fryser ved en temperatur på -0,5 til -0,7 grader Celsius. Saltholdigheden er ca. 11 ppm. Tykkelsen af ​​isen dækker havet fra december til marts er en meter.
• Sea of ​​Japan? Hvorfor fryser saltvandet fra dette hav ikke? Dette skyldes den høje saltholdighed (ca. 34 ppm) og havets geografiske placering.
• Østersøen? Med en saltholdighed på kun 6-8 ppm er frysetemperaturen for havvand i Østersøen tæt på nul.

Express svar

Med hvor mange grader fryser vandet:

1. I opvarmningsrørene? I tilfælde af opvarmning eller opvarmning af kedlen i et privat hus eller landhus, kan vandet fryse i dem om et par dage ved en temperatur på -5 grader. At forsinke udbruddet af et sådant resultat vil hjælpe med at varmeisolere rør og andre elementer i bygningen. Indenfor boligen begynder vandfrysning i rørene ved -1 grader. Hvis denne temperatur varer 2-3 dage, kan det ende med at bryde rør og varmebatterier.
2. Under jorden? Grundvand kan være flydende, fast og damp. Den faste fase af vand i jorden er is, som kan være både langsigtet (under permafrostbetingelser) og sæsonbestemt. Frysning af jordvand forekommer ved temperaturer under nul, da alle er ikke rent vand, men alle mulige løsninger. Værdien af ​​frysetemperaturen afhænger stort set af saltvandets saltholdighed.
3. På flugt? Indbyggerne i Yakutia har en enkel måde at bestemme luftens temperatur på: Den er under -42 grader, hvis spytten frigives af en mand, har tid til at fryse, inden man når jorden.
4. I et vakuum? Rørets indhold placeres under vakuumpumpens klokke ved en temperatur på 0 grader, først koger, og efter fordampning af den ottende del af de flydende isskorpsformer på dens overflade.
5. I bilmotoren? Den maksimale temperatur for frysning af vand i motoren kan nå -5 grader: ved lavere værdier vil iskrystaller simpelthen bryde motorblokens indre struktur. Netop det samme er frysepunktet for vand i radiatoren. Lignende problemer i bilen kan forekomme, hvis der ikke er tilstrækkelig isolering af ovennævnte enheder, samt på grund af for lang parkering.
6. På rinken? Afhængigt af hvilke konkurrencer der skal holdes på isen, kan isoverfladens temperatur være fra -3 til -5 grader. Is med en højere (fra -3 til -4) overfladetemperatur er velegnet til kunstskøjteløb, da det er blødhed, der muliggør den nødvendige styrke af vedhæftning med skøjterne. Mere hård is, der passer til holdhockey, opnås ved en temperatur på -5 grader. På den "kolde" is øges hastigheden af ​​spillerne, og muligheden for dannelsen af ​​sne "grød" på overfladen falder. Isens kvalitet afhænger først og fremmest af den kemiske sammensætning af vand, for at fylde det, brug ikke almindelig væske fra hanen, men enten renset eller behandlet vand med specielle balsam.