Op welke temperatuur bevriest water

Op welke temperatuur bevriest water? Het lijkt - de eenvoudigste vraag, die zelfs een kind kan beantwoorden: het vriespunt van water bij een normale atmosferische druk van 760 mm Hg is nul graden Celsius.

Echter, water (ondanks de extreem wijdverspreide zijn op de planeet) is de meest mysterieuze en niet volledig bestudeerde substantie, dus het antwoord op deze vraag vereist een grondige en beredeneerde conversatie.

• In Rusland en Europa wordt de temperatuur gemeten op een schaal van Celsius, waarvan de hoogste waarde 100 graden is.
• De Amerikaanse wetenschapper Fahrenheit ontwikkelde zijn schaal, die 180 afdelingen heeft.
• Er is nog een temperatuurmeeteenheid, Kelvin, genoemd naar de Engelse fysicus Thomson, die de titel van Lord Kelvin ontving.

Staten en soorten water

Water op planeet Aarde kan drie basistoestanden aannemen: vloeibaar, vast en gasvormig, die in verschillende kunnen veranderen vormen die gelijktijdig naast elkaar bestaan ​​(ijsbergen in zeewater, waterdamp en ijskristallen in de wolken in de lucht, gletsjers en vrije stroming River).

Afhankelijk van de herkomst, het doel en de samenstelling van het water kan het zijn:

• vers;
• mineralen;
• marine;
• drinken (hier zullen we kraanwater meedragen);
• regen;
• ontdooid;
• brakke;
• gestructureerd;
• gedistilleerd;
• gedemineraliseerd.

De aanwezigheid van waterstofisotopen maakt water:

1. gemakkelijk;
2. zwaar (deuterium);
3. super zwaar (tritium).

We weten allemaal dat water zacht en hard is: deze indicator wordt bepaald door het gehalte aan magnesium- en calciumkationen.

Elk van de soorten en aggregatieve toestanden van water dat we hebben vermeld, heeft zijn eigen vries- en smeltpunt.

Water vriespunt

Waarom bevriest water? Gewoon water bevat altijd enkele zwevende deeltjes van minerale of organische oorsprong. Het kunnen de kleinste deeltjes klei, zand of huisstof zijn.

Wanneer de omgevingstemperatuur tot bepaalde waarden daalt, nemen deze deeltjes de rol aan van centra waar zich ijskristallen beginnen te vormen.

Luchtbellen kunnen ook kernen van kristallisatie worden, evenals scheuren en schade aan de wanden van het vat dat water bevat. De snelheid van het proces van kristallisatie van water wordt grotendeels bepaald door het aantal van deze centra: hoe meer van hen, hoe sneller de vloeistof bevriest.

Waarom bevriest heet water sneller dan koud?

Heet water bevriest sneller dan koud - Erasto Mpemba, een schooljongen uit Tanganyika, heeft dit fenomeen opgemerkt. Zijn experimenten met de massa voor het maken van ijs toonden aan dat de snelheid van bevriezen van de verwarmde massa veel hoger is dan de koude.

Een van de redenen voor dit interessante verschijnsel, de "Mpemba-paradox", is het hogere warmteoverdracht van een hete vloeistof, evenals de aanwezigheid van een groter aantal kristallisatiekernen erin vergeleken met koud water.

Is het vriespunt van water met elkaar verbonden door hoogte?

Wanneer de druk verandert, vaak geassocieerd met verschillende hoogten, begint het vriespunt van water radicaal te verschillen van de standaard, typisch voor normale omstandigheden. Kristallisatie van water op een hoogte gebeurt bij de volgende temperatuurwaarden:

• Paradoxaal genoeg bevriest het water op een hoogte van 1000 m bij 2 graden Celsius;
• op een hoogte van 2000 meter gebeurt dit al bij 4 graden hitte.

De hoogste temperatuur van het bevriezen van water in de bergen wordt waargenomen op een hoogte van meer dan 5.000.000 meter (bijvoorbeeld in het Fangebergte of in de Pamirs).

Hoe beïnvloedt druk de kristallisatie van water?

Laten we proberen de dynamiek van verandering in het vriespunt van water te koppelen aan een verandering in druk.

• Bij een druk van 2 atm bevriest water bij een temperatuur van -2 graden.
• Bij een druk van 3 atm zal het bevriezen van water een temperatuur van -4 graden Celsius zijn.

Dat is de reden waarom het in de omstandigheden van hoge bergen en ijle atmosfeer erg moeilijk is om zelfs eieren te koken, aangezien het water in de pot al op 80 graden kookt. Het is duidelijk dat het bij zo'n temperatuur onmogelijk is om voedsel te koken.

Onder hoge druk vindt het smelten van ijs onder de schaatsen van de schaatsen zelfs bij zeer lage temperaturen plaats, maar dankzij hem schaatsen de schaatsen over het ijsoppervlak.

Evenzo wordt het bevriezen van hardlopers van zwaar belaste sledes in de verhalen van Jack London uitgelegd. Zware sleden die druk uitoefenen op de sneeuw laten smelten. Het resulterende water vergemakkelijkt hun glijden. Maar het is de moeite waard om de narts te stoppen en lange tijd op één plaats te blijven, omdat het verplaatste water, dat bevroren is, de hardlopers op de weg zal bevriezen.

De kristallisatietemperatuur van waterige oplossingen

Als uitstekend oplosmiddel reageert water gemakkelijk met verschillende organische en anorganische stoffen, waardoor een massa van soms onverwachte chemische verbindingen ontstaat. Natuurlijk zal elk van hen bij verschillende temperaturen bevriezen. Reflecteer dit in een visuele lijst.

• Het vriespunt van een mengsel van alcohol en water is afhankelijk van de procentuele verhouding van beide componenten in het mengsel. Hoe meer water aan de oplossing wordt toegevoegd, hoe dichter de vries-temperatuur bij nul is. Als er meer alcohol in de oplossing zit, begint het kristallisatieproces bij waarden dicht bij -114 graden.

  Het is belangrijk om te weten dat water-alcoholoplossingen geen vaste vriestemperatuur hebben. Gewoonlijk zeggen ze over de temperatuur van het begin van het kristallisatieproces en de temperatuur van de uiteindelijke overgang naar de vaste toestand.

  Tussen het begin van de vorming van de eerste kristallen en de volledige stolling van de alcoholoplossing ligt een temperatuurinterval van 7 graden. Dus het vriespunt van water met alcohol met een concentratie van 40% in de beginfase is -22,5 graden en de uiteindelijke overgang van de oplossing naar de vaste fase zal plaatsvinden bij -29,5 graden.

Gebruik voor het meten van het zoutgehalte van water een speciale eenheid - "ppm". We hebben dus geconstateerd dat het vriespunt van water afneemt bij toenemende zoutconcentratie. Laten we dit uitleggen met een voorbeeld:

Het zoutgehalte van oceaanwater is 35 ppm, terwijl de gemiddelde waarde van het vriespunt 1,9 graden is. De zoutgehalte van de wateren in de Zwarte Zee is 18-20 ppm, dus ze bevriezen bij een hogere temperatuur met een bereik van -0,9 tot -1,1 graden Celsius.

• Het vriespunt van water met suiker (voor een oplossing met een molaliteit van 0,8) is -1,6 graden.
• Het vriespunt van water met verontreinigingen hangt grotendeels af van de hoeveelheid ervan en de aard van de onzuiverheden waaruit de waterige oplossing bestaat.
• Het vriespunt van water met glycerine hangt af van de concentratie van de oplossing. Een oplossing die 80 ml glycerine bevat, bevriest bij -20 graden, terwijl het glycerolgehalte tot 60 wordt verlaagd ml van het kristallisatieproces zal beginnen bij -34 graden, en het begin van het bevriezen van de 20% oplossing - minus vijf graden. Zoals je ziet, is er in dit geval geen lineaire relatie. Voor het bevriezen van een 10% -ige glycerine-oplossing is een temperatuur van -2 graden voldoende.
• Het vriespunt van water met soda (wat een bijtende alkali of natronloog betekent) is een meer mysterieus beeld: de bijtende oplossing van 44% bevriest bij +7 graden Celsius en 80% bij + 130.

Zoetwater bevriezing

Het proces van ijsvorming in zoetwaterlichamen komt voor in een iets andere temperatuur.

• Het vriespunt van water in het meer, net als het vriespunt van water in de rivier, is nul graden Celsius. Het bevriezen van de schoonste rivieren en stromen begint niet vanaf het oppervlak, maar vanaf de bodem, waar kristallisatie-kernen aanwezig zijn in de vorm van bodemslibdeeltjes. In het begin worden haken en ogen en waterplanten bedekt met een ijskorst. Zodra het onderste ijs naar de oppervlakte stijgt, bevriest de rivier onmiddellijk.
• Het bevroren water in Baikal kan soms tot negatieve temperaturen worden afgekoeld. Dit gebeurt alleen in ondiep water; watertemperatuur kan in de duizendste zijn, en soms honderdsten van een graad onder nul.
• De temperatuur van het Baikal-water onder de korst van de ijsbedekking, bedraagt ​​in de regel niet meer dan +0,2 graden. In de onderste lagen stijgt het geleidelijk tot +3,2 op de bodem van het diepste stroomgebied.

Vriespunt van gedistilleerd water

Bevriest gedistilleerd water? Bedenk dat voor het bevriezen van water de aanwezigheid vereist is in sommige kristallisatiecentra, met er kunnen luchtbellen, zwevende deeltjes en schade aan de wanden van de tank waarin het zit bevindt zich.

Water dat is blootgesteld aan zeer lage temperaturen, maar niet is gekristalliseerd, wordt "onderkoeld" genoemd. Je kunt een flesje gedestilleerd water in de vriezer leggen, het onderkoeld laten worden en vervolgens een zeer effectieve truc demonstreren - zie de video:

Door op de fles te tikken die uit de koelkast is gehaald, of door er een klein stukje ijs in te gooien, kun je laten zien hoe direct het ijs wordt, met het uiterlijk van langwerpige kristallen.

Gedestilleerd water: bevriest deze gezuiverde substantie of niet onder druk? Zo'n proces is alleen mogelijk in speciaal gemaakte laboratoriumomstandigheden.

Zout water vriespunt

1. Bevriezen zout water? Vanwege de hoge zoutconcentratie bevriest oceaan- en zeewater bij een temperatuur van -1,9 graden Celsius.
2. De temperatuur van het bevriezen van water in de zeeën en oceanen heeft geen constante waarde, omdat het zoutgehalte van het water in verschillende zeeën van de oceanen totaal anders is.
3. Hoe hangt het vriespunt van oceaanwater af van zijn zoutgehalte? Er is een direct verband tussen deze waarden. Hoe zoutiger het water, hoe hoger de dichtheid ervan, en een voldoende lage temperatuur is vereist om dergelijk water te bevriezen.
4. De gemiddelde temperatuur in de zeeën en oceanen is -4 graden.

Vriespunt van individuele zeeën

Met hoeveel graden bevriest water:

• De Kaspische Zee? Het zoutgehalte van de Kaspische wateren is ongeveer 13 ppm. Hun bevriezing vindt plaats bij -0,5 graden Celsius. De dikte van de ijslaag van het noordelijke deel van de Kaspische Zee is ongeveer twee meter.
• Zee van Azov? Het zoute water bevriest bij een temperatuur van -0,5 tot -0,7 graden Celsius. Zoutgehalte is ongeveer 11 ppm. De dikte van het ijs over de zee van december tot maart is één meter.
• Zee van Japan? Waarom bevriest het zoute water van deze zee niet? Dit komt door het hoge (ongeveer 34 ppm) niveau van zijn zoutgehalte en de geografische ligging van de zee.
• De Oostzee? Met een zoutgehalte van slechts 6-8 ppm is de vriestemperatuur van zeewater in de Oostzee bijna nul.

Express antwoorden

Met hoeveel graden bevriest water:

1. In de verwarmingsbuizen? In geval van een stilstand van de verwarming of een defect aan een verwarmingsketel in een woonhuis of een landhuis, kan water binnen ongeveer een paar dagen bevriezen bij een temperatuur van -5 graden. Het uitblijven van het begin van een dergelijk resultaat zal helpen bij de thermische isolatie van leidingen en andere elementen van het gebouw. In de woning begint het bevriezen van water in de leidingen op -1 graden. Als deze temperatuur 2-3 dagen duurt, kan dit leiden tot het verbreken van leidingen en het verwarmen van batterijen.
2. Onder de grond? Grondwater kan vloeibaar, vast en dampvormig zijn. De vaste fase van water in de bodem is ijs, dat zowel langdurig (in permafrost omstandigheden) als seizoensgebonden kan zijn. Bevriezing van grondwater gebeurt bij temperaturen onder nul, omdat ze geen zuiver water zijn, maar allerlei oplossingen. De waarde van de vriestemperatuur hangt grotendeels af van het zoutgehalte van het grondwater.
3. On the fly? De inwoners van Yakutia hebben een eenvoudige manier om de temperatuur van de lucht te bepalen: deze is lager dan -42 graden, als het speeksel dat vrijkomt door een man de tijd heeft om te bevriezen voordat het de grond bereikt.
4. In een vacuüm? De inhoud van de buis, eerst onder de bel van de vacuümpomp geplaatst op een temperatuur van 0 graden kookt en na verdamping vormt zich het achtste deel van de vloeibare ijskorst op zijn oppervlak.
5. In de motor van een auto? De maximale temperatuur van bevriezing van water in de motor kan -5 graden bereiken: bij lagere waarden zullen ijskristallen de interne structuur van het motorblok gewoon breken. Net hetzelfde is het vriespunt van water in de radiator. Soortgelijke problemen in de auto kunnen optreden als er onvoldoende isolatie van de bovengenoemde eenheden is, evenals vanwege te lang parkeren.
6. Op de ijsbaan? Afhankelijk van welke wedstrijden op de ijsarena moeten worden gehouden, kan de temperatuur van het ijsoppervlak van -3 tot -5 graden zijn. IJs met een hogere (van -3 tot -4) oppervlaktetemperatuur is geschikt voor kunstschaatsen, omdat het zijn zachtheid is die zorgt voor de nodige hechtingskracht met de schaatsen. Meer hard ijs, geschikt voor teamhockey, wordt verkregen bij een temperatuur van -5 graden. Op het "koude" ijs neemt de snelheid van de spelers toe en neemt de kans op de vorming van sneeuw "pap" op het oppervlak af. De kwaliteit van ijs hangt voornamelijk af van de chemische samenstelling van water, daarom, om het te vullen, te gebruiken niet gewone vloeistof uit de kraan, maar gezuiverd of behandeld water met speciale conditioners.