Bei welcher Temperatur gefriert das Wasser

Bei welcher Temperatur gefriert das Wasser? Es scheint - die einfachste Frage, die sogar ein Kind beantworten kann: Der Gefrierpunkt von Wasser bei einem normalen Luftdruck von 760 mm Hg beträgt null Grad Celsius.

Wasser ist jedoch (trotz der extremen Verbreitung auf dem Planeten) das mysteriöseste und nicht vollständig untersuchte Substanz, daher erfordert die Beantwortung dieser Frage eine gründliche und begründete Gespräch.

• In Russland und in Europa wird die Temperatur auf einer Celsius-Skala gemessen, deren höchster Wert 100 Grad beträgt.
• Der amerikanische Wissenschaftler Fahrenheit hat seine 180-teilige Waage entwickelt.
• Es gibt eine andere Temperaturmesseinheit, Kelvin, benannt nach dem englischen Physiker Thomson, der den Titel Lord Kelvin erhielt.

Zustände und Arten von Wasser

Wasser auf dem Planeten Erde kann drei Grundzustände der Aggregation annehmen: flüssig, fest und gasförmig, die sich in verschiedene verwandeln können Formen, die gleichzeitig nebeneinander existieren (Eisberge im Meerwasser, Wasserdampf und Eiskristalle in den Wolken am Himmel, Gletscher und frei fließende Flüsse).

Je nach Herkunft, Verwendungszweck und Zusammensetzung des Wassers können sein:

• frisch;
• Mineral;
• marine;
• Trinken (hier werden wir Leitungswasser tragen);
• regen;
• aufgetaut;
• brackig;
• strukturiert;
• destilliert;
• deionisiert.

Das Vorhandensein von Wasserstoffisotopen macht Wasser:

1. einfach
2. schwer (Deuterium);
3. super schwer (Tritium).

Wir alle wissen, dass Wasser weich und hart ist: Dieser Indikator wird durch den Gehalt an Magnesium- und Calciumkationen bestimmt.

Jede der aufgeführten Arten und Aggregatzustände von Wasser hat ihren eigenen Gefrier- und Schmelzpunkt.

Gefrierpunkt des Wassers

Warum gefriert Wasser? Normales Wasser enthält immer einige suspendierte Partikel mineralischen oder organischen Ursprungs. Es können die kleinsten Partikel aus Ton, Sand oder Hausstaub sein.

Wenn die Umgebungstemperatur auf bestimmte Werte abfällt, übernehmen diese Partikel die Rolle von Zentren, um die sich Eiskristalle zu bilden beginnen.

Luftblasen können auch zu Kristallisationskeimen werden sowie Risse und Schäden an den Wänden des Gefäßes, das Wasser enthält. Die Geschwindigkeit des Kristallisationsprozesses von Wasser wird maßgeblich von der Anzahl dieser Zentren bestimmt: Je mehr von ihnen, desto schneller gefriert die Flüssigkeit.

Warum gefriert heißes Wasser schneller als kaltes?

Heißes Wasser gefriert schneller als kalt - Erasto Mpemba, ein Schüler aus Tanganjika, bemerkte dieses Phänomen. Seine Versuche mit der Eismasse zeigten, dass die Gefriergeschwindigkeit der erhitzten Masse viel höher ist als die der kalten.

Einer der Gründe für dieses interessante Phänomen, das als "Mpemba-Paradoxon" bezeichnet wird, ist das höhere Wärmeübertragung einer heißen Flüssigkeit sowie das Vorhandensein einer größeren Anzahl von Kristallisationskeimen darin im Vergleich zu kaltes wasser.

Ist der Gefrierpunkt des Wassers mit der Höhe verbunden?

Wenn sich der Druck ändert, was oft mit unterschiedlichen Höhen verbunden ist, beginnt sich der Gefrierpunkt des Wassers radikal von dem Standard zu unterscheiden, der für normale Bedingungen typisch ist. Die Kristallisation von Wasser in großer Höhe erfolgt bei folgenden Temperaturwerten:

• Paradoxerweise gefriert das Wasser in 1000 m Höhe bei 2 Grad Celsius.
• In 2000 Metern Höhe geschieht dies bereits bei 4 Grad Hitze.

Die höchste Gefriertemperatur des Wassers in den Bergen wird in einer Höhe von über 5.000.000 Metern beobachtet (zum Beispiel in den Fan Mountains oder in den Pamirs).

Wie wirkt sich Druck auf die Kristallisation von Wasser aus?

Versuchen wir, die Dynamik der Änderung des Gefrierpunkts von Wasser mit einer Änderung des Drucks zu verknüpfen.

• Bei einem Druck von 2 atm gefriert Wasser bei einer Temperatur von -2 Grad.
• Bei einem Druck von 3 atm beginnt das Einfrieren des Wassers bei einer Temperatur von -4 Grad Celsius.

Deshalb ist es unter den Bedingungen hoher Berge und einer verdünnten Atmosphäre sehr schwierig, auch Eier zu kochen, da das Wasser im Topf bereits bei 80 Grad kocht. Es ist klar, dass es bei einer solchen Temperatur einfach unmöglich ist, Essen zu kochen.

Mit hohem Druck schmilzt das Eis unter den Schaufeln der Schlittschuhe bereits bei sehr niedrigen Temperaturen, aber dank ihm rutschen die Schlittschuhe auf der Eisoberfläche.

Ebenso wird das Einfrieren von Läufern schwer beladener Schlitten in den Geschichten von Jack London erklärt. Schwere Schlitten, die Druck auf den Schnee ausüben, lassen ihn schmelzen. Das entstehende Wasser erleichtert das Gleiten. Es lohnt sich jedoch, die Narts anzuhalten und lange an einem Ort zu bleiben, da das gefrorene verdrängte Wasser die Läufer auf der Straße einfrieren lässt.

Die Kristallisationstemperatur wässriger Lösungen

Als ausgezeichnetes Lösungsmittel reagiert Wasser leicht mit verschiedenen organischen und anorganischen Substanzen und bildet eine Masse von manchmal unerwarteten chemischen Verbindungen. Natürlich friert jeder von ihnen bei unterschiedlichen Temperaturen ein. Reflektieren Sie dies in einer visuellen Liste.

• Der Gefrierpunkt eines Gemisches aus Alkohol und Wasser hängt vom prozentualen Verhältnis der beiden darin enthaltenen Komponenten ab. Je mehr Wasser zu der Lösung gegeben wird, desto niedriger ist ihre Gefriertemperatur. Befindet sich mehr Alkohol in der Lösung, beginnt der Kristallisationsprozess bei Werten nahe -114 Grad.

  Es ist wichtig zu wissen, dass Wasser-Alkohol-Lösungen keine feste Gefriertemperatur haben. Gewöhnlich sagen sie über die Temperatur des Beginns des Kristallisationsprozesses und die Temperatur des endgültigen Übergangs in den festen Zustand aus.

  Zwischen dem Beginn der Bildung der ersten Kristalle und der vollständigen Verfestigung der Alkohollösung liegt ein Temperaturintervall von 7 Grad. Der Gefrierpunkt von Wasser mit einer Alkoholkonzentration von 40% im Anfangsstadium beträgt also -22,5 Grad, und der endgültige Übergang der Lösung in die feste Phase erfolgt bei -29,5 Grad.

Um den Salzgehalt von Wasser zu messen, verwenden Sie eine spezielle Einheit - "ppm". Wir haben also festgestellt, dass der Gefrierpunkt von Wasser mit zunehmender Salzkonzentration abnimmt. Lassen Sie uns dies an einem Beispiel erklären:

Der Salzgehalt des Meerwassers beträgt 35 ppm, während der durchschnittliche Gefrierwert 1,9 Grad beträgt. Der Salzgehalt des Schwarzmeerwassers beträgt 18 bis 20 ppm, daher gefrieren sie bei einer höheren Temperatur im Bereich von -0,9 bis -1,1 Grad Celsius.

• Der Gefrierpunkt von Wasser mit Zucker (für eine Lösung mit einer Molalität von 0,8) beträgt -1,6 Grad.
• Der Gefrierpunkt von Wasser mit Verunreinigungen hängt weitgehend von seiner Menge und der Art der Verunreinigungen ab, aus denen die wässrige Lösung besteht.
• Der Gefrierpunkt von Wasser mit Glycerin hängt von der Konzentration der Lösung ab. Eine Lösung mit 80 ml Glycerin gefriert bei -20 Grad und reduziert den Glyceringehalt auf 60 Grad ml des Kristallisationsprozesses beginnen bei -34 Grad und der Beginn des Einfrierens der 20% igen Lösung - minus fünf grad Wie Sie sehen, gibt es in diesem Fall keine lineare Beziehung. Zum Einfrieren einer 10% igen Glycerinlösung ist eine Temperatur von -2 Grad ausreichend.
• Der Gefrierpunkt von Wasser mit Soda (was auf Alkali oder Natronlauge schließen lässt) beträgt Ein mysteriöseres Bild: Die 44% ige Ätzlösung gefriert bei +7 Grad Celsius und 80% - bei + 130.

Süßwasser einfrieren

Der Prozess der Eisbildung in Süßwasserkörpern erfolgt bei einer leicht unterschiedlichen Temperatur.

• Der Gefrierpunkt des Wassers im See beträgt ebenso wie der Gefrierpunkt des Wassers im Fluss null Grad Celsius. Das Einfrieren der saubersten Flüsse und Bäche beginnt nicht an der Oberfläche, sondern am Boden, wo Kristallisationskeime in Form von Bodenschlammpartikeln vorliegen. Zuerst werden Baumstümpfe und Wasserpflanzen mit einer Eiskruste bedeckt. Sobald das Grundeis an die Oberfläche steigt, gefriert der Fluss sofort durch.
• Das gefrorene Wasser am Baikalsee kann manchmal auf negative Temperaturen abgekühlt werden. Dies geschieht nur im flachen Wasser; Die Wassertemperatur kann im Tausendstel und manchmal im Hundertstel Grad unter Null liegen.
• Die Temperatur des Baikalwassers unter der Eisdecke überschreitet in der Regel +0,2 Grad nicht. In den unteren Lagen steigt sie im tiefsten Becken allmählich auf +3,2 an.

Gefrierpunkt von destilliertem Wasser

Gefriert destilliertes Wasser? Erinnern wir uns, dass zum Einfrieren von Wasser das Vorhandensein einiger Kristallisationszentren erforderlich ist, mit Es können Luftblasen, Schwebeteilchen und Beschädigungen an den Wänden des Tanks vorhanden sein befindet.

Wasser, das sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt, aber nicht kristallisiert ist, wird als "unterkühlt" bezeichnet. Sie können eine Flasche destilliertes Wasser in den Gefrierschrank stellen, es unterkühlen lassen und dann einen sehr effektiven Trick demonstrieren - siehe Video:

Indem Sie auf die aus dem Kühlschrank entnommene Flasche klopfen oder ein kleines Stück Eis hineinwerfen, können Sie sehen, wie es sich sofort in Eis verwandelt und wie langgestreckte Kristalle aussieht.

Destilliertes Wasser: Gefriert diese gereinigte Substanz oder steht sie nicht unter Druck? Ein solches Verfahren ist nur unter speziell dafür geschaffenen Laborbedingungen möglich.

Salzwasser Gefrierpunkt

1. Gefriert Salzwasser? Aufgrund der hohen Salzkonzentration gefrieren Meer- und Meerwasser bei einer Temperatur von -1,9 Grad Celsius.
2. Die Gefriertemperatur des Wassers in den Meeren und Ozeanen hat keinen konstanten Wert, da der Salzgehalt des Wassers in verschiedenen Meeren der Ozeane völlig unterschiedlich ist.
3. Wie hängt der Gefrierpunkt des Meerwassers von seinem Salzgehalt ab? Es besteht eine direkte Verbindung zwischen diesen Werten. Je salziger das Wasser ist, desto höher ist seine Dichte, und es ist eine ausreichend niedrige Temperatur erforderlich, um dieses Wasser einzufrieren.
4. Die Durchschnittstemperatur in den Meeren und Ozeanen beträgt -4 Grad.

Gefrierpunkt einzelner Meere

Bei wieviel Grad gefriert Wasser:

• Das Kaspische Meer? Der Salzgehalt der kaspischen Gewässer beträgt etwa 13 ppm. Ihr Einfrieren erfolgt bei -0,5 Grad Celsius. Die Eisdecke des nördlichen Teils des Kaspischen Meeres ist etwa zwei Meter dick.
• Asowsches Meer? Sein Salzwasser gefriert bei einer Temperatur von -0,5 bis -0,7 Grad Celsius. Der Salzgehalt beträgt etwa 11 ppm. Die Dicke des Eises, das von Dezember bis März das Meer bedeckt, beträgt einen Meter.
• Japanisches Meer? Warum gefriert das Salzwasser dieses Meeres nicht? Dies ist auf den hohen Salzgehalt (ca. 34 ppm) und die geografische Lage des Meeres zurückzuführen.
• Die Ostsee? Mit einem Salzgehalt von nur 6–8 ppm liegt die Gefriertemperatur des Meerwassers in der Ostsee nahe bei Null.

Express Antworten

Bei wieviel Grad gefriert Wasser:

1. In den Heizungsrohren? Bei einem Heizungsstillstand oder einem Heizkesselausfall in einem Privathaus oder Landhaus kann innerhalb weniger Tage Wasser mit einer Temperatur von -5 Grad gefrieren. Die Verzögerung eines solchen Ergebnisses trägt zur Wärmedämmung von Rohren und anderen Bauteilen bei. Innerhalb der Wohnung beginnt das Gefrieren des Wassers in den Rohren bei -1 Grad. Wenn diese Temperatur 2-3 Tage anhält, können Rohre und Heizbatterien brechen.
2. Unter der Erde? Grundwasser kann flüssig, fest und dampfförmig sein. Die feste Phase des Wassers im Boden ist Eis, das sowohl langfristig (unter Permafrostbedingungen) als auch saisonal sein kann. Das Einfrieren des Bodenwassers erfolgt bei Temperaturen unter Null, da es sich bei allen nicht um reines Wasser handelt, sondern um alle möglichen Lösungen. Der Wert der Gefriertemperatur hängt stark vom Salzgehalt des Grundwassers ab.
3. Im laufenden Betrieb? Die Einwohner von Jakutien können die Lufttemperatur auf einfache Weise bestimmen: Sie liegt unter -42 Grad, wenn der von einem Mann freigesetzte Speichel Zeit zum Einfrieren hat, bevor er den Boden erreicht.
4. Im luftleeren Raum? Der Inhalt des Röhrchens wird zunächst unter die Glocke der Vakuumpumpe bei einer Temperatur von 0 Grad gestellt siedet, und nach dem Verdampfen bildet sich der achte Teil der flüssigen Eiskruste auf dessen Oberfläche.
5. Im Automotor? Die maximale Gefriertemperatur des Wassers im Motor kann -5 Grad erreichen: Bei niedrigeren Werten brechen Eiskristalle einfach die innere Struktur des Motorblocks. Genauso ist der Gefrierpunkt von Wasser im Kühler. Ähnliche Probleme im Auto können auftreten, wenn die oben genannten Einheiten nicht ausreichend isoliert sind und wenn zu lange geparkt wird.
6. Auf der Eisbahn? Je nachdem, welche Wettkämpfe auf der Eisarena stattfinden sollen, kann die Temperatur der Eisoberfläche zwischen -3 und -5 Grad liegen. Eis mit einer höheren Oberflächentemperatur (von -3 bis -4) ist für Eiskunstlauf geeignet, da seine Weichheit die erforderliche Haftfestigkeit auf den Schlittschuhen gewährleistet. Bei einer Temperatur von -5 Grad wird mehr hartes Eis erhalten, das für Mannschaftshockey geeignet ist. Auf dem "kalten" Eis nimmt die Geschwindigkeit der Spieler zu und die Möglichkeit der Bildung von Schneebrei auf seiner Oberfläche nimmt ab. Die Qualität des Eises hängt in erster Linie von der chemischen Zusammensetzung des Wassers ab, weshalb es zum Füllen verwendet wird Keine gewöhnliche Flüssigkeit aus dem Wasserhahn, sondern entweder gereinigtes oder behandeltes Wasser mit speziellen Konditionierern.