Milyen hőmérsékleten fagy a víz

Milyen hőmérsékleten fagy a víz? Úgy tűnik - a legegyszerűbb kérdés, amelyre még a gyermek is válaszolhat: a víz fagyáspontja 760 mm Hg normál légnyomáson nulla Celsius fok.

Azonban a víz (annak ellenére, hogy a bolygón rendkívül elterjedt) a leg titokzatosabb és legmesszebb nem teljesen tanulmányozott anyag, ezért a kérdésre adott válasz alapos és indokolt beszélgetést.

• Oroszországban és Európában a hőmérsékletet Celsius skálán mérik, amelynek legmagasabb értéke 100 fok.
• Az amerikai tudós Fahrenheit kifejlesztette skáláját, amely 180 szakasszal rendelkezik.
• Van egy másik hőmérsékletmérő egység, Kelvin, az angol fizikus Thomson nevében, aki Lord Kelvin címét kapta.

Államok és vízfajták

A Föld bolygón lévő víz három alapállapotot foglalhat magában: folyékony, szilárd és gáz halmazállapotú, amely különböző lehet olyan formák, amelyek egyidejűleg léteznek egymás mellett (jéghegyek a tengervízben, vízgőz és jégkristályok az égen lévő felhőkben, gleccserek és szabadon folyó River).

A víz eredetétől, céljától és összetételétől függően:

• friss;
• ásványi anyag;
• tengeri;
• ivás (itt csapvizet szállítunk);
• eső;
• felolvasztjuk;
• enyhén sós;
• strukturált;
• desztillált;
• ioncserélt.

A hidrogén-izotópok jelenléte a vizet teszi:

1. egyszerű;
2. nehéz (deutérium);
3. szuper nehéz (trícium).

Mindannyian tudjuk, hogy a víz puha és kemény: ezt a mutatót a magnézium és a kalcium kationok tartalma határozza meg.

A felsorolt ​​víz minden típusának és aggregatív állapotának saját fagyasztási és olvadáspontja van.

A víz fagyáspontja

Miért fagy a víz? A sima víz mindig tartalmaz néhány ásványi vagy szerves eredetű szuszpenziós részecskét. Ez lehet a legkisebb agyag, homok vagy ház por részecskéje.

Amikor a környezeti hőmérséklet bizonyos értékekre csökken, ezek a részecskék olyan központok szerepét vesznek fel, amelyek körül jégkristályok képződnek.

A légbuborékok a kristályosodás magjává is válhatnak, valamint repedések és károsodások a vizet tartalmazó edény falain. A víz kristályosodási folyamatának sebességét nagymértékben meghatározza ezeknek a központoknak a száma: minél többet, annál gyorsabban folyik a folyadék.

Miért fagy a meleg víz gyorsabban, mint a hideg?

A meleg víz gyorsabban fagy, mint a hideg - Erasto Mpemba, a Tanganyika iskoláslánya észrevette ezt a jelenséget. A fagylalt készítésével végzett kísérletei azt mutatták, hogy a melegített tömeg fagyasztási sebessége sokkal magasabb, mint a hideg.

Ennek az érdekes jelenségnek az egyik oka, az úgynevezett „Mpemba paradoxon”, annál magasabb a forró folyadék hőátadása, valamint a kristályosodási magok nagyobb száma jelenlétében hideg víz.

A víz fagyáspontja magassággal van összekapcsolva?

Amikor a nyomás változik, ami gyakran a különböző magasságokhoz kapcsolódik, a víz fagyáspontja radikálisan különbözik a normál körülményekre jellemző szabványtól. A magasságban lévő víz kristályosodása a következő hőmérsékleti értékeken történik:

• Paradox módon 1000 m magasságban a víz 2 Celsius fokon fagy.
• 2000 méteres magasságban ez már 4 fokos hőfokon történik.

A legmagasabb hőmérsékletet a hegyekben a víz fagyasztásánál több mint 5000 ezer méter tengerszint feletti magasságban (például a Fan Mountains-ban vagy a Pamirsben) figyeli.

Hogyan befolyásolja a nyomás a víz kristályosodását?

Próbáljuk meg összekapcsolni a víz fagyáspontján a változás dinamikáját a nyomásváltozással.

• 2 atm nyomás mellett a víz -2 fokos hőmérsékleten fagy.
• 3 atm nyomás mellett a víz fagyasztása 4 Celsius fok.

Éppen ezért a magas hegyek és a ritka hangulatú körülmények között nagyon nehéz még tojást főzni, hiszen a fazékban lévő víz már 80 fokban forog. Nyilvánvaló, hogy ilyen hőmérsékleten egyszerűen nem lehet főzni az ételt.

Magas nyomással a korcsolyapadok alatt a jég olvadása még nagyon alacsony hőmérsékleten is megtörténik, de hála neki, hogy a korcsolyázás a jégfelszínre csúszik.

Hasonlóképpen elmagyarázzák az erősen terhelt szánkók futóinak befagyasztását Jack London történetében. A hóhoz nyomást gyakorló nehéz szánkok olvadnak. A kapott víz elősegíti a csúszást. De érdemes megállítani a nartsot, és hosszú ideig egy helyen maradni, mivel a kiszorított víz, fagyasztva, befagyasztja a futókat az úton.

A vizes oldatok kristályosodási hőmérséklete

Kiváló oldószerként a víz könnyen reagál különböző szerves és szervetlen anyagokkal, ami néha váratlan kémiai vegyületek tömegét képezi. Természetesen mindegyik különböző hőmérsékleteken fagy. Ezt tükrözze egy vizuális listában.

• Az alkohol és a víz keverékének fagyáspontja a két komponens százalékos arányától függ. Minél több vizet adunk az oldathoz, annál közelebb van a nullához a fagyási hőmérséklete. Ha több oldat van az oldatban, a kristályosodási folyamat a -114 fokos értékekkel kezdődik.

  Fontos tudni, hogy a víz-alkohol oldatok nem rendelkeznek rögzített fagyasztási hőmérsékletgel. Általában azt mondják, hogy a kristályosítási folyamat kezdetének hőmérséklete és a szilárd állapotba való átmenet hőmérséklete.

  Az első kristályok kialakulásának kezdete és az alkohololdat teljes megszilárdulása 7 fokos hőmérséklet-intervallumot tartalmaz. Tehát a 40% -os koncentrációjú alkohollal a kezdeti szakaszban a víz fagyáspontja -22,5 fok, és az oldat végső átmenetét a szilárd fázisra -29,5 fokon kell végezni.

A víz sótartalmának mérésére speciális egységet használjunk - "ppm". Így megállapítottuk, hogy a víz fagyáspontja a só koncentrációjának növekedésével csökken. Tegyük fel ezt egy példával:

Az óceánvíz sótartalma 35 ppm, míg a fagyasztás átlagos értéke 1,9 fok. A Fekete-tenger vizeinek sótartalma 18-20 ppm, így magasabb hőmérsékleten fagyasztható -0,9 és -1,1 Celsius fok között.

• A víz cukorral való fagyáspontja (olyan oldat esetében, amelynek molalitása 0,8) -1,6 fok.
• A szennyeződések vízfagyasztási pontja nagymértékben függ a mennyiségétől és a vizes oldatot alkotó szennyeződések jellegétől.
• A glicerinnel való víz fagyáspontja az oldat koncentrációjától függ. 80 ml glicerint tartalmazó oldat -20 ° C-on fagyasztható, miközben a glicerin-tartalom 60-ra csökken A kristályosítási folyamat ml-je -34 ° -nál kezdődik, és a 20% -os oldat fagyasztásának kezdete - mínusz öt fok. Mint látható, ebben az esetben nincs lineáris kapcsolat. A 10% -os glicerinoldat befagyasztásához elegendő a -2 fokos hőmérséklet.
• A szódás víz (fagyasztott lúgos vagy kausztikus szóda) fagyáspontja titokzatosabb kép: a 44% -os maróoldat +7 ° C-on fagy, és 80% - a + 130.

Édesvízi fagyasztás

Az édesvízi víztestekben a jégképződés folyamata kissé eltérő hőmérsékleten megy végbe.

• A víz fagyáspontja a tóban, mint a víz fagyáspontja a folyóban, nulla Celsius fok. A legtisztább folyók és patakok fagyasztása nem kezdődik a felszínről, hanem alulról, ahol a kristályosodási magok fenékiszap részecskék formájában vannak jelen. Először a jegesedés és a vízi növények jéggel borítják. Amint az alsó jég felszínre emelkedik, a folyó azonnal lefagy.
• A Bajkálban fagyasztott vizet néha negatív hőmérsékletre lehet hűteni. Ez csak sekély vízben történik; a vízhőmérséklet lehet az ezredik, és néha századszázad alatt egy nulla.
• A Bajkál víz hőmérséklete a jégtakaró alatt általában nem haladja meg a +0,2 fokot. Az alsó rétegekben a mélyebb medence alján fokozatosan +3,2-re emelkedik.

Desztillált víz fagyáspontja

Fagyasztódik le a desztillált víz? Emlékezzünk vissza, hogy a víz fagyasztásához bizonyos kristályosító központok jelenlétét igényli lehetnek légbuborékok, felfüggesztett részecskék és a tartály falainak károsodása található.

A nagyon alacsony hőmérsékletű, de nem kristályosodott vizet „túlhűtöttnek” nevezik. Tegyünk egy üveg desztillált vizet a fagyasztóba, húzzuk fel a hipotermiát, majd mutassunk be egy nagyon hatékony trükköt - lásd a videót:

A hűtőszekrényből kivont palack megérintésével, vagy egy kis jégdarabot dobva belehelyezheti, hogy azonnal jégré válik, hosszúkás kristályok megjelenésével.

Desztillált víz: ez a tisztított anyag fagy-e vagy nem nyomás alatt van? Ez a folyamat csak speciálisan kialakított laboratóriumi körülmények között lehetséges.

Sós víz fagyáspontja

1. Fagy a sós víz? A magas sókoncentráció miatt az óceán és a tengervíz -1,9 Celsius fokos hőmérsékleten fagy.
2. A vizek és az óceánok vízzel való fagyasztásának hőmérséklete nem állandó érték, mivel az óceánok különböző tengereiben a víz sótartalma teljesen más.
3. Hogyan függ az óceánvíz fagyáspontja a sótartalmától? Közvetlen kapcsolat van ezen értékek között. Minél sósabb a víz, annál nagyobb a sűrűsége, és ahhoz, hogy a víz megfagyjon, elég alacsony hőmérsékletre van szükség.
4. A tengerek és óceánok átlagos hőmérséklete -4 fok.

Az egyes tengerek fagyáspontja

Hány fokkal fagy a víz:

• A Kaszpi-tenger? A Kaszpi-tenger vizeinek sótartalma körülbelül 13 ppm. Fagyásuk -0,5 Celsius fok. A Kaszpi-tenger északi részének jégtakaró vastagsága körülbelül két méter.
• Azovi-tenger? A sós víz -0,5 és -0,7 Celsius fok közötti hőmérsékleten fagy. A sótartalom körülbelül 11 ppm. Decembertől márciusig a tengerre eső jég vastagsága egy méter.
• Japán-tenger? Miért nem fagyasztja le a tenger sós vízét? Ennek oka a sótartalom magas (kb. 34 ppm) szintje és a tenger földrajzi elhelyezkedése.
• A Balti-tenger? Csak 6–8 ppm sóoldattal a tengeri víz fagyasztási hőmérséklete a Balti-tengeren közel nulla.

Expressz válaszok

Hány fokkal fagy a víz:

1. A fűtőcsövekben? Fűtés leállítása vagy fűtőkazán meghibásodása egy magánházban vagy vidéki házban, a víz kb. Néhány nap alatt - 5 fokos hőmérsékleten - befagyhat. Az ilyen eredmény kezdetének késleltetése elősegíti a csövek és az épület egyéb elemeinek hőszigetelését. A lakás belsejében a csövek fagyasztása -1 fokos. Ha ez a hőmérséklet 2-3 napig tart, a csövek és a fűtőelemek elszakadhatnak.
2. A föld alatt? A talajvíz lehet folyékony, szilárd és gőz. A víz szilárd fázisa a talajban jég, amely lehet hosszú távú (permafrost körülmények között) és szezonális. A talajvizek fagyasztása nulla alatti hőmérsékleten történik, mivel mindegyik nem tiszta víz, hanem mindenféle megoldás. A fagyasztási hőmérséklet értéke nagyban függ a talajvíz sótartalmától.
3. Repül? Jakutia lakói egyszerű módja annak, hogy meghatározzák a levegő hőmérsékletét: -42 fok alatt van, ha az ember által kiadott köpenynek van ideje fagyasztani, mielőtt elérné a földet.
4. Vákuumban? A cső tartalmát először a vákuumszivattyú harangja alá helyezzük 0 fokos hőmérsékleten forralja, és a folyékony jégkagyló nyolcadik részének bepárlása után kialakul felületre.
5. Az autómotorban? A motor fagyasztásának maximális hőmérséklete elérheti a -5 fokot: alacsonyabb értékeken a jégkristályok egyszerűen megszakítják a motorblokk belső szerkezetét. Ugyanez a víz fagyáspontja a radiátorban. Hasonló problémák merülhetnek fel az autóban, ha a fenti egységek nem elegendőek, és túl hosszú a parkolás.
6. A pályán? Attól függően, hogy milyen versenyeket tartanak a jégpályán, a jégfelület hőmérséklete -3 és -5 fok között lehet. A magasabb (-3-tól -4-ig terjedő) felszíni hőmérsékletű jégkorcsolya alkalmas a korcsolyázásra, mivel a lágysága lehetővé teszi a korcsolyával való megfelelő tapadás erősségét. Több kemény jég, a csapat jégkoronghoz alkalmas, -5 fokos hőmérsékleten érhető el. A "hideg" jégen a játékosok sebessége növekszik, és a hó "zabkása" kialakulásának lehetősége csökken a felületén. A jég minősége elsősorban a víz kémiai összetételétől függ, ezért töltse ki, használja nem közönséges folyadék a csapból, de tisztított vagy kezelt víz speciális kondicionálóval.