Vid vilken temperatur fryser vattnet

Vid vilken temperatur fryser vattnet? Det verkar - den enklaste frågan som även ett barn kan svara: fryspunkten vid ett normalt atmosfärstryck på 760 mm Hg är noll grader Celsius.

Vatten (trots det extremt utbredda sin på planeten) är dock den mest mystiska och inte helt studerat ämne, så svaret på denna fråga kräver en grundlig och motiverad konversation.

• I Ryssland och i Europa mäts temperaturen på en Celsius-skala, vars högsta värde är 100 grader.
• Den amerikanska forskaren Fahrenheit utvecklade sin skala, som har 180 divisioner.
• Det finns en annan temperaturmätningsenhet, Kelvin, uppkallad efter den engelska fysikern Thomson, som fick titeln Lord Kelvin.

Stater och typer av vatten

Vatten på planeten Jorden kan ta tre grundläggande aggregeringsförhållanden: flytande, fast och gasformig, som kan omvandlas till olika former som samtidigt sameksisterar med varandra (isberg i havsvatten, vattenånga och iskristaller i molnen på himlen, glaciärer och fritt flytande Floden).

Beroende på ursprung, kan vattenets syfte och sammansättning vara:

• färska;
• mineral;
• marina;
• dricka (här kommer vi att bära kranvatten);
• regn;
• tinats;
• bräckt;
• strukturerad;
• destillerades;
• avjoniserat.

Närvaron av väteisotoper gör vatten:

1. lätt;
2. tung (deuterium);
3. super tungt (tritium).

Vi vet alla att vatten är mjukt och hårt: denna indikator bestäms av magnesium- och kalciumkatorns innehåll.

Vart och ett av de typer och aggregativa tillstånd av vatten som vi har listat har sin egen frysning och smältpunkt.

Vattenfrysningspunkt

Varför fryser vattnet? Vanligt vatten innehåller alltid några suspenderade partiklar av mineraliskt eller organiskt ursprung. Det kan vara de minsta partiklarna av lera, sand eller husdamm.

När omgivningstemperaturen sjunker till vissa värden, tar dessa partiklar rollen som centra kring vilka iskristaller börjar bildas.

Luftbubblor kan också bli kärnor av kristallisering, liksom sprickor och skador på väggarna i kärlet som innehåller vatten. Hastigheten för kristalliseringsprocessen av vattnet bestäms till stor del av antalet centra: ju mer av dem desto snabbare vätskan fryser.

Varför fryser hett vatten snabbare än kallt?

Varmt vatten fryser snabbare än kallt - Erasto Mpemba, en skolpojke från Tanganyika, märkte detta fenomen. Hans experiment med massan för att göra glass visade att frysningshastigheten hos den uppvärmda massan är mycket högre än den kalla.

En av anledningarna till detta intressanta fenomen, kallat "Mpemba paradoxet", är det högre värmeöverföring av en het vätska, såväl som närvaron av ett större antal kristalliseringskärnor i det jämfört med kallt vatten.

Är fryspunkten för vatten sammankopplad med höjd?

När trycket ändras, ofta förknippat med att vara i olika höjder, börjar fryspunkten för vatten att radikalt skilja sig från den norm som är typisk för normala förhållanden. Kristallisering av vatten i en höjd uppträder vid följande temperaturvärden:

• Paradoxalt, vid en höjd av 1000 m fryser vattnet vid 2 grader Celsius;
• på en höjd av 2000 meter händer detta redan vid 4 grader av värme.

Den högsta temperaturen för frysning av vatten i bergen observeras vid en höjd av över 5000 tusen meter (till exempel i Fanfjällen eller i Pamirerna).

Hur påverkar trycket kristalliseringen av vatten?

Låt oss försöka länka förändringsdynamiken i fryspunkten med vatten med en tryckförändring.

• Med ett tryck på 2 atm fryser vattnet vid en temperatur på -2 grader.
• Med ett tryck på 3 atm kommer inloppet av att frysa vatten att vara en temperatur på -4 grader Celsius.

Det är därför i förhållandena med höga berg och sällsynt atmosfär det är mycket svårt att koka även ägg, eftersom vattnet i potten kokar redan vid 80 grader. Det är klart att vid sådan temperatur är det helt enkelt omöjligt att laga mat.

Med högt tryck förekommer processen med att smälta is under skovlens blad även vid mycket låga temperaturer, men det är tack vare honom att skridorna glider på isytan.

På samma sätt förklaras frysningen av löpare av tungt lastade slädar i historierna från Jack London. Tunga slädar som sätter press på snön gör att den smälter. Det resulterande vattnet underlättar deras glidning. Men det är värt att stoppa näsan och stanna länge på ett ställe, eftersom det förskjutna vattnet, med frusen, kommer att frysa löparna till vägen.

Kristallisationstemperaturen för vattenhaltiga lösningar

Som ett utmärkt lösningsmedel reagerar vatten lätt med olika organiska och oorganiska substanser, som bildar en massa av ibland oväntade kemiska föreningar. Självklart fryser var och en av dem vid olika temperaturer. Avspegla detta på en visuell lista.

• Fryspunkten för en blandning av alkohol och vatten beror på procentandelen för båda komponenterna i den. Ju mer vatten som läggs till lösningen, ju närmare noll är dess frysningstemperatur. Om mer alkohol finns i lösningen börjar kristalliseringsprocessen vid värden nära -114 grader.

  Det är viktigt att veta att vatten-alkohollösningar inte har en fast frysningstemperatur. Vanligtvis säger de om temperaturen i början av kristallisationsprocessen och temperaturen för den slutliga övergången till det fasta tillståndet.

  Mellan början av bildningen av de första kristallerna och den fullständiga stelningen av alkohollösningen ligger ett temperaturintervall av 7 grader. Så är fryspunkten för vatten med alkohol med 40% koncentration vid inledningsskedet -22,5 grader, och den slutliga övergången av lösningen till fast fas kommer att ske vid -29,5 grader.

För att mäta salthalten i vatten använder du en speciell enhet - "ppm." Så vi har funnit att fryspunkten av vatten minskar med ökande saltkoncentration. Låt oss förklara detta med ett exempel:

Salthalten för havsvatten är 35 ppm medan medelvärdet av dess frysning är 1,9 grader. Svavelhavets vattenhalt är 18-20 ppm, så de fryser vid en högre temperatur med ett intervall från -0,9 till -1,1 grader Celsius.

• Fryspunkten för vatten med socker (för en lösning vars molalitet är 0,8) är -1,6 grader.
• Fryspunkten för vatten med föroreningar beror till stor del på deras mängd och arten av föroreningar som utgör vattenlösningen.
• Fryspunkten för vatten med glycerin beror på lösningens koncentration. En lösning innehållande 80 ml glycerin fryser vid -20 grader, samtidigt som glycerolinnehållet reduceras till 60 ml av kristalliseringsprocessen börjar vid -34 grader och början av frysningen av 20% lösningen - minus fem grader. Som du kan se finns det inget linjärt förhållande i det här fallet. För att frysa en 10% lösning av glycerin är en temperatur på -2 grader tillräcklig.
• Fryspunkten med vatten med läsk (vilket innebär en kaustisk alkali- eller kaustisk soda) är en mer mystisk bild: den 44% kaustiska lösningen fryser vid +7 grader Celsius och 80% - vid + 130.

Frysning av sötvatten

Isbildningsprocessen i sötvattenkroppar av vatten uppträder i en något annorlunda temperatur.

• Fryspunkten för vatten i sjön, precis som fryspunkten i vattnet i floden, är noll grader Celsius. Frysning av de renaste floderna och strömmarna börjar inte från ytan, men från botten där kristalliseringskärnor är närvarande i form av bottenslampartiklar. Först blir snags och vattenväxter täckta med isskorpa. Så snart bottenisen stiger till ytan fryser floden genast.
• Det frusna vattnet vid Baikal kan ibland kylas till negativa temperaturer. Detta händer endast i grunt vatten; Vattentemperaturen kan vara i tusen och ibland hundraedelar av en grad under noll.
• Temperaturen på Baikal-vattnet under isskyddsskorpan, som regel, överstiger inte +0,2 grader. I de nedre lagren stiger den gradvis till +3.2 längst ner i den djupaste bassängen.

Destillerad vattenfrysningspunkt

Frysar destillerat vatten? Minns att för frysning av vatten krävs närvaro i det av några kristalliseringscentra, med Det kan finnas luftbubblor, suspenderade partiklar och skador på tankens väggar där den ligger.

Vatten utsatt för mycket låga temperaturer, men inte kristalliserade, kallas "superkyld". Du kan lägga en flaska destillerat vatten i frysen, få det hypotermi och visa sedan ett mycket effektivt knep - se videon:

Genom att knacka på flaskan extraherad från kylskåpet eller kasta en liten bit is i det, kan du visa hur snabbt det blir i is, som uppträder av långsträckta kristaller.

Destillerat vatten: fryser det här renade ämnet eller inte under tryck? En sådan process är endast möjlig i speciellt skapade laboratorieförhållanden.

Fryspunkten för saltvatten

1. Frös saltvatten? På grund av den höga saltkoncentrationen fryser havet och havsvattnet vid en temperatur på -1,9 grader Celsius.
2. Temperaturen vid frysning av vatten i haven och oceanen har inte ett konstant värde, eftersom vattnets salthalt i olika havsytor är helt annorlunda.
3. Hur är frysvattnet i havsvattnet beroende av dess salthalt? Det finns en direkt koppling mellan dessa värden. Ju mer salt vattnet är desto högre densitet är, och en tillräckligt låg temperatur krävs för att frysa sådant vatten.
4. Medeltemperaturen i haven och oceanen är -4 grader.

Frysningspunkt för enskilda hav

Med hur många grader fryser vattnet:

• Kaspiska havet? Saltheten i det kaspiska vattnet är ca 13 ppm. Deras frysning sker vid -0,5 grader Celsius. Tjockleken på istäckningen i den norra delen av Kaspiska havet är cirka två meter.
• Sea of ​​Azov? Dess saltvatten fryser vid en temperatur på -0,5 till -0,7 grader Celsius. Salthalten är ca 11 ppm. Tjockleken på isen som täcker havet från december till mars är en meter.
• Sea of ​​Japan? Varför fryser inte saltvattnet i havet? Detta beror på den höga (cirka 34 ppm) nivån av dess salthalt och havets geografiska läge.
• Östersjön? Med en salthalt av endast 6-8 ppm är frystemperaturen för havsvatten i Östersjön nära noll.

Express svar

Med hur många grader fryser vattnet:

1. I värmepanna? Vid uppvärmning eller uppvärmning av värmepannan i ett privat hus eller hus, kan vatten frysa i dem om ungefär ett par dagar vid en temperatur på -5 grader. För att fördröja uppkomsten av ett sådant resultat kommer det att bidra till värmeisolering av rör och andra delar av byggnaden. Inuti bostaden börjar vattenfrysning i rören vid -1 grader. Om denna temperatur varar 2-3 dagar kan det sluta bryta rör och värmebatterier.
2. Under marken? Grundvatten kan vara flytande, fast och ånga. Den fasta fasen i vatten i jorden är is, som kan vara både långsiktigt (i permafrostförhållanden) och säsong. Frysning av markvatten uppstår vid temperaturer under noll, eftersom alla inte är rent vatten, men alla möjliga lösningar. Värdet av fryspunkten beror till stor del på grundvattnets salthalt.
3. På flugan? Yakutias invånare har ett enkelt sätt att bestämma luftens temperatur: den är under -42 grader, om sprut som släpps av en man har tid att frysa innan den når marken.
4. I ett vakuum? Innehållet i röret placeras under vakuumpumpens klocka vid en temperatur på 0 grader, först kokar och efter indunstning av den åttonde delen av de flytande isskorpsformerna på dess yta.
5. I bilmotorn? Den maximala temperaturen på frysning av vatten i motorn kan nå -5 grader: vid lägre värden bryter iskristaller helt enkelt motorns inre struktur. Precis detsamma är fryspunkten för vatten i kylaren. Liknande problem i bilen kan uppstå om det inte finns tillräcklig isolering av ovanstående enheter, liksom på grund av för lång parkering.
6. På rinken? Beroende på vilka tävlingar som ska hållas på isen, kan isytans temperatur vara från -3 till -5 grader. Is med en högre yta (från -3 till -4) är lämplig för skridskoåkning, eftersom det är mjukheten som möjliggör den nödvändiga hållfastheten vid skridskor. Mer hård is, lämplig för laghockey, erhålls vid en temperatur på -5 grader. På "kall" isen ökar spelarnas hastighet och möjligheten att bilda snö "gröt" på ytan minskar. Isens kvalitet beror i första hand på den kemiska sammansättningen av vatten, för att fylla den, använda inte vanlig vätska från kranen, men antingen renat eller behandlat vatten med speciella balsam.