Millisel temperatuuril külmub vesi

Millisel temperatuuril külmub vesi? Tundub - kõige lihtsam küsimus, mida isegi laps saab vastata: vee külmumispunkt normaalse atmosfäärirõhuga 760 mm Hg on null kraadi Celsiuse järgi.

Samas on vesi (vaatamata äärmiselt laialt levinud planeedile) kõige salapärane ja mitte täielikult uuritud ainet, mistõttu vastus sellele küsimusele nõuab põhjalikku ja põhjendatud vestlus.

• Venemaal ja Euroopas mõõdetakse temperatuuri Celsiuse skaalal, mille kõrgeim väärtus on 100 kraadi.
• Ameerika teadlane Fahrenheit arendas oma skaala, millel on 180 rajooni.
• On veel üks temperatuurimõõteseade, Kelvin, mis on nime saanud inglise füüsiku Thomsoni järgi, kes sai Lord Kelvini tiitli.

Riigid ja veeliigid

Maa planeedi vesi võib võtta kolm põhilist koondumist: vedel, tahke ja gaasiline, mis võib muutuda erinevaks vormid, mis samaaegselt eksisteerivad (jääveed merevees, veeauru ja jääkristallid pilvedes taevas, liustikud ja vabalt voolav) jõed).

Sõltuvalt vee päritolust, eesmärgist ja koostisest võib olla:

• värske;
• mineraal;
• mere;
• joomine (siin veetakse kraanivett);
• vihma;
• sulatatud;
• soolane;
• struktureeritud;
• destilleeritud;
• deioniseeritud.

Vesiniku isotoopide olemasolu muudab vee:

1. lihtne
2. raske (deuteerium);
3. super raske (triitium).

Me kõik teame, et vesi on pehme ja kõva: see näitaja määratakse magneesiumi ja kaltsiumi katioonide sisalduse järgi.

Kõigil meie poolt loetletud veetüüpidel ja agregatiivsetel seisunditel on oma külmumis- ja sulamispunkt.

Vee külmumispunkt

Miks külmub vesi? Lihtvesi sisaldab alati mõningaid mineraalse või orgaanilise päritoluga suspendeeritud osakesi. See võib olla savi, liiva või maja tolmu väikseimad osakesed.

Kui ümbritseva õhu temperatuur langeb teatud väärtustele, võtavad need osakesed keskuste rolli, mille ümber hakkavad moodustuma jääkristallid.

Õhumullid võivad muutuda ka kristalliseerumise tuumaks, aga ka pragudeks ja kahjustamaks vett sisaldavaid anuma seinu. Vee kristalliseerumisprotsessi määrab suuresti nende keskuste arv: mida rohkem, seda kiiremini külmub vedelik.

Miks külm vesi kuumeneb kiiremini kui külm?

Kuum vesi külmub kiiremini kui külm - Eango Mpemba, Tanganyika koolipoeg, märkas seda nähtust. Tema katsetused jäätise valmistamise massiga näitasid, et kuumutatud massi külmutamise kiirus on palju kõrgem kui külm.

Selle huvitava nähtuse üks põhjus, mida nimetatakse „Mpemba paradoksiks”, on kõrgem kuuma vedeliku soojusülekanne, samuti suuremas koguses kristalliseerumise tuumade olemasolu võrreldes sellega külm vesi.

Kas vee külmumispunkt on ühendatud kõrgusega?

Kui rõhk muutub, mis on sageli seotud erinevate kõrguste juures, hakkab vee külmumispunkt tavapärastele tingimustele tavapärasest oluliselt erinema. Vee kristalliseerumine kõrgusel toimub järgmiste temperatuuriväärtuste juures:

• Paradoksaalselt külmub vesi 1000 m kõrgusel 2 kraadi juures;
• 2000 meetri kõrgusel see juhtub juba 4 kraadi juures.

Kõrgeim temperatuur, mida vees külmutatakse, on üle 5000 tuhande meetri kõrgusel (näiteks Fan Mountainis või Pamirsis).

Kuidas mõjutab rõhk vee kristalliseerumist?

Proovime siduda vee külmumispunkti muutumise dünaamika rõhu muutusega.

• Kui rõhk on 2 atm, külmub vesi temperatuurini -2 kraadi.
• Kui rõhk on 3 atm, on vee külmutamine temperatuuriks -4 ° C.

Sellepärast on kõrge mägede ja haruldaste atmosfääride tingimustes isegi munade keetmine väga keeruline, sest potti vesi keeb juba 80 kraadi. On selge, et sellisel temperatuuril on toidu valmistamine lihtsalt võimatu.

Kõrgsurve korral toimub jääde sulamise suhe uisude labadesse isegi väga madalatel temperatuuridel, kuid tänu talle libisevad uisud jääpinnale.

Samamoodi selgitatakse tugevasti koormatud kelkade jooksjate külmutamist Jack Londoni lugudes. Suured lundad, mis avaldavad survet lumele, põhjustavad selle sulamist. Saadud vesi hõlbustab nende libisemist. Aga tasub peatada narts ja peatada pikka aega ühes kohas, kuna nihutatud vesi, külmutades, külmutab jooksjad teele.

Vesilahuste kristallisatsioonitemperatuur

Olles suurepärane lahusti, reageerib vesi kergesti erinevate orgaaniliste ja anorgaaniliste ainetega, moodustades mõnikord ootamatute keemiliste ühendite massi. Loomulikult külmutab igaüks neist erinevatel temperatuuridel. Peegeldage seda visuaalses nimekirjas.

• Alkoholi ja vee segu külmumispunkt sõltub mõlema komponendi protsendimäärast selles. Mida rohkem vett lisatakse lahusele, seda lähemal on nulli külmutustemperatuur. Kui lahuses on rohkem alkoholi, algab kristalliseerumisprotsess väärtustest, mis on lähedal -114 kraadi.

  Oluline on teada, et vee- ja alkoholi lahustel ei ole fikseeritud külmutustemperatuuri. Tavaliselt ütlevad nad kristalliseerumisprotsessi alguse temperatuuri ja tahkele olekule ülemineku temperatuuri.

  Esimese kristallide moodustumise alguse ja alkoholilahuse täieliku tahkestumise vahel on 7-kraadine temperatuurivahemik. Niisiis, 40% kontsentratsiooniga alkoholi külmumispunkt algfaasis on -22,5 kraadi ja lahuse lõplik üleminek tahkesse faasi toimub -29,5 kraadi juures.

Vee soolsuse mõõtmiseks kasutage spetsiaalset ühikut - "ppm". Niisiis oleme leidnud, et vee külmumispunkt langeb soola kontsentratsiooni kasvades. Selgitagem seda näiteks:

Ookeani vee soolsus on 35 ppm, samas kui selle külmumise keskmine väärtus on 1,9 kraadi. Musta mere vete soolsuse aste on 18-20 ppm, seega külmutatakse need kõrgemal temperatuuril vahemikus -0,9 kuni -1,1 kraadi Celsiuse järgi.

• Vee külmumispunkt suhkruga (lahuse puhul, mille molaarsus on 0,8) on -1,6 kraadi.
• Lisandite vee külmumispunkt sõltub suurel määral nende kogusest ja vesilahuse moodustavate lisandite laadist.
• Vesi glütseriiniga külmutamine sõltub lahuse kontsentratsioonist. 80 ml glütseriini sisaldav lahus külmutatakse temperatuuril -20 ° C, vähendades samal ajal glütserooli sisaldust kuni 60 ° C-ni ml kristallisatsiooniprotsessi algab -34 kraadi ja 20% lahuse külmutamise algus - miinus viis kraadi Nagu näete, ei ole antud juhul lineaarne suhe. Glütseriini 10% lahuse külmutamiseks piisab temperatuurist -2 kraadi.
• Veega külmutuskohas on soodne (mis tähendab leeliselist leelist või kaustilist sooda) salapärasem pilt: 44% leeliselahus külmub +7 kraadi Celsiuse järgi ja 80% + juures + 130.

Magevee külmutamine

Jää moodustumise protsess magevee veekogudes toimub veidi erinevas temperatuuris.

• Vee külmumispunkt järves, nagu jõe külmumispunkt, on null kraadi Celsiuse järgi. Kõige puhtamate jõgede ja ojade külmutamine ei alga pinnast, vaid altpoolt, kus kristalliseerumise tuumad on põhjasetted. Kõigepealt kaetakse snagide ja veetaimede jääkoorega. Niipea, kui põhja jää jääb pinnale, külmub jõgi koheselt.
• Baikali külmutatud vett võib mõnikord jahutada negatiivsetele temperatuuridele. See juhtub ainult madalas vees; vee temperatuur võib olla tuhandes ja mõnikord ühekordne kraad alla nulli.
• Baikali vee temperatuur jääkattekihi all ei ületa reeglina +0,2 kraadi. Alumistes kihtides tõuseb see järk-järgult sügavaima basseini alumisele tasemele +3,2-ni.

Destilleeritud vee külmumispunkt

Kas destilleeritud vesi külmub? Tuletame meelde, et vee külmutamiseks on selles vaja mõned kristalliseerimiskeskused võib esineda õhumulle, suspendeeritud osakesi ja mahuti seinte kahjustusi asub.

Vesi, mis on allutatud väga madalatele temperatuuridele, kuid ei ole kristalliseerunud, on nn. Külmikusse võib panna pudeli destilleeritud vett, saada see hüpotermiaks ja seejärel näidata väga tõhusat trikki - vaata videot:

Külmikust väljatõmmatud pudeli puudutades või väikese jääga tükkideks viskamisel võite näidata, kuidas koheselt see jääks muutub, millel on piklikud kristallid.

Destilleeritud vesi: kas see puhastatud aine külmub või ei ole surve all? Selline protsess on võimalik ainult spetsiaalselt loodud laboritingimustes.

Soolase vee külmumispunkt

1. Kas soolase vee külmutamine? Suure soolasisalduse tõttu külmub ookean ja merevesi temperatuuril -1,9 kraadi.
2. Vee külmumistemperatuuril meredes ja ookeanides ei ole püsivat väärtust, kuna vee soolsus merede erinevates meredes on täiesti erinev.
3. Kuidas sõltub ookeani vee külmumispunkt selle soolsusest? Nende väärtuste vahel on otsene seos. Mida rohkem on soolane vesi, seda suurem on selle tihedus ja sellise vee külmutamiseks on vaja piisavalt madalat temperatuuri.
4. Merede ja ookeanide keskmine temperatuur on -4 kraadi.

Üksikute merede külmutamiskoht

Kui mitu kraadi vee külmub:

• Kaspia mere? Kaspia mere vee soolsus on umbes 13 ppm. Nende külmutamine toimub -0,5 kraadi juures. Kaspia mere põhjaosa jääkatte paksus on umbes kaks meetrit.
• Azovi meri? Selle soolane vesi külmub temperatuuril -0,5 kuni -0,7 Celsiuse kraadi. Soolsus on umbes 11 ppm. Detsembrist märtsini meri katva jää paksus on üks meeter.
• Jaapani meri? Miks selle mere soolane vesi ei külmu? Selle põhjuseks on selle soolsuse kõrge tase (umbes 34 ppm) ja mere geograafiline asend.
• Läänemeri? Ainult 6–8 ppm soolsuse juures on merevee külmutustemperatuur Läänemerel nullilähedane.

Express vastused

Kui mitu kraadi vee külmub:

1. Küttetorudes? Kütte seiskamise või kütteseadme katkestuse korral eramaja või maamajade juures võib vesi neid paar päeva temperatuuril -5 ° C külmutada. Sellise tulemuse alguse edasilükkamine aitab kaasa torude ja teiste hoone elementide soojustamisele. Eluruumi sees algab torude vee külmutamine -1 kraadist. Kui see temperatuur kestab 2-3 päeva, võib see lõppeda torude purunemisega ja akude kuumutamisega.
2. Maapinna all? Põhjavesi võib olla vedelik, tahke ja aur. Vee tahke faas mullas on jää, mis võib olla nii pikaajaline (igikeltsa tingimustes) kui ka hooajaline. Mullavee külmutamine toimub madalamal temperatuuril kui null, kuna kõik need ei ole puhas vesi, vaid kõikvõimalikud lahendused. Külmumistemperatuuri väärtus sõltub suuresti põhjavee soolsusest.
3. Kas lennata? Jakutia elanikel on lihtne viis õhu temperatuuri kindlaksmääramiseks: see on alla -42 kraadi, kui inimese vabanev lõhenemine on aega enne maapinnale jõudmist külmutada.
4. Vaakumis? Toru sisu, mis on asetatud vaakumpumba kella alla temperatuuril 0 ° C keeb ja pärast selle jäägi kaheksanda osa aurustumist moodustub see pinnale.
5. Auto mootoris? Mootori maksimaalne vee külmumistemperatuur võib ulatuda -5 kraadini: madalamate väärtuste korral lõhuvad jääkristallid lihtsalt mootori ploki sisemise struktuuri. Sama on ka radiaatori vee külmumispunkt. Samasugused probleemid võivad tekkida ka juhul, kui ülalmainitud üksuste isolatsioon on ebapiisav ning kui parkimine on liiga pikk.
6. Ringi juures? Sõltuvalt sellest, millised võistlused jääde areenil peaks toimuma, võib jääpinna temperatuur olla -3 kuni -5 kraadi. Kõrgema (-3 kuni -4) pinnatemperatuuriga jää sobib iluuisutamiseks, sest just selle pehmuse tõttu on luugid vajaliku tugevusega. Rohkem kõva jääd, mis sobib meeskonna jäähoki jaoks, saadakse temperatuuril -5 kraadi. "Külmal" jääl kasvab mängijate kiirus ja väheneb lumi "putru" moodustumise võimalus selle pinnal. Jäägi kvaliteet sõltub ennekõike vee keemilisest koostisest, et seda täita, kasutada mitte tavaline vedelik kraanist, kuid kas puhastatud või töödeldud vesi eriliste konditsioneeridega.