При какой температуре замерзает вода?
Чистая вода при О °С не замерзает – как и вода морская.
Для того чтобы вода замерзла, ей нужно что-то, к чему могли бы прицепиться ее молекулы. Кристаллы льда формируются вокруг «ядер» – например, частичек пыли. Если же таковых нет, можно охладить воду до -42 °C, прежде чем та начнет замерзать.
Охлаждение воды без замораживания известно как «переохлаждение». Делать это нужно не торопясь. Можно, к примеру, поместить бутылку очень чистой воды в морозильник и переохладить ее. Но стоит вам вытащить бутылку наружу и постучать пальцем по стеклу – вода в момент превратится в лед.
Сверхбыстрое охлаждение воды имеет совершенно иной эффект. Минуя стадию льда (обладающую равномерной кристаллической решетчатой структурой), она трансформируется в хаотическое аморфное твердое тело, известное как «стеклообразная вода» (названная так из-за случайного расположения молекул, схожего со структурой стекла). Для получения «стеклообразной воды» температуру необходимо понизить до -137 °C буквально за пару миллисекунд. «Стеклообразную воду» на Земле можно встретить лишь в стенах лабораторий, но во Вселенной как раз эта форма воды встречается наиболее часто – именно из нее состоят кометы.
Из-за высокого содержания солей морская вода регулярно охлаждается ниже О °С без замерзания. Кровь рыб, как правило, замерзает где-то при -0,5 °C, поэтому морских биологов долго ставил в тупик вопрос: как рыбы ухитряются выживать в полярных морях? Оказывается, такие виды, как антарктическая ледяная рыба и сельдь, вырабатывают в поджелудочной железе белки, впитываемые их кровью. Именно белки препятствуют образованию ядер кристаллизации льда (почти как антифриз в радиаторе автомобиля).
Зная об особенностях воды при низких температурах, вы не удивитесь, узнав, что точка ее кипения (даже при нормальном давлении) – не обязательно 100 °C. Она вполне может быть и гораздо выше. Правда, и здесь жидкость нужно нагревать медленно, причем в сосуде без единой царапины. Именно в царапинах содержатся те самые воздушные полости, возле которых формируются первые пузырьки.
Кипение начинается, когда пузырьки водяного пара, расширяясь, пробивают поверхность воды. Чтобы такое произошло, температура должна быть достаточно высока – настолько, чтобы давление, создаваемое паровым пузырьком, превысило атмосферное. В нормальных условиях это 100 °C, но если в воде нет мест, где могут образовываться пузырьки, для преодоления поверхностного натяжения пробивающихся в жизнь пузырьков требуется больше тепла. (По той же причине надувать воздушный шарик вначале труднее, чем под конец.)
Этим, кстати, объясняется, почему чашка с кипящим кофе может взорваться, забрызгав все вокруг, стоит вынуть ее из микроволновой печи или помешать в ней ложкой. Движение вызовет цепную реакцию, в результате чего вся содержащаяся в кофе вода стремительно испарится.
И наконец, еще одна, последняя водяная странность: горячая вода замерзает быстрее холодной. Первым на это обратил внимание Аристотель еще в IV веке до н. э„однако научный мир признал его правоту лишь в 1963 г. – спасибо упорству танзанийского школьника по имени Эрасто Мпемба. Мальчуган подтвердил слова древнего грека, наглядно продемонстрировав, что подслащенная молочная смесь превратится в мороженое быстрее, если ее сначала нагреть. Но в чем тут секрет, нам неизвестно до сих пор.
При какой температуре замерзает вода, еще со школы все помнят, что ледяная корочка на воде появляется при 0 градусов по Цельсию. Но, даже при такой, относительно, не низкой температуре, вода в стакане может полностью замерзнуть, образовав цельный кусок льда. Стоит отметить, что замерзание воды, это ее одна из естественных форм. Вы должны помнить, что вода может быть в твердом, жидком и парообразном состоянии, и во всех трех состояниях, это вода.
Чтобы провести наглядный пример, достаточно поместить бутылку воды в морозильник, и уже через два часа можно увидеть кусочки льда внутри, а через сутки, вся жидкость в бутылке перейдет в твердое состояние льда. Но, необходимо помнить, что при замерзании лед расширяется, и банка может лопнуть, особенно если она налита до краев и закрыта крышкой. Вы никогда не задумывались над тем, почему все столбики в заборах делаются с глухой крышкой, а если нет, то их затыкают или накрывают пластиковыми банками. Все из-за того, чтобы внутрь этих столбиков не попадала вода. В России как бывает, сегодня идет проливной дождь, а завтра температура опускается ниже нуля. Наполнив столбик водой, температура ниже нуля превращает воду в лед, а он в свою очередь может повредить столб, вызвав появление трещин и других дефектов. Вы спрашивали, при какой температуре замерзает вода? Процесс кристаллизации и переход воды из жидкого состояния в твердое состояние, начинается уже при 0 градусов по Цельсию.
При какой температуре замерзает вода в трубах отопления в жилом доме
Если в доме в течение нескольких дней сохраняется температура -10, а в трубах находится вода, то она может замерзнуть, что приведет к разрыву труб. Многие наверняка видели современные отопительные батареи с функцией слива воды. Почти все современные батареи оборудуются возможностью слива воды. Это делается для того, чтобы при возникновении ЧП, когда в доме температура -10, вода не замерзала и не рвала трубы. Если ситуация до этого дошла, по очень вам сочувствуем, скорее всего вам придется менять батареи, так как в процессе замерзания воды, наверняка произошли микротрещины, которые делают дальнейшую эксплуатацию этих батарей опасной.
Почему может замерзнуть вода в трубах. Если в отопительный сезон, как раз тогда, когда батареи заполняются водой, произошла поломка и вода подается остывшей, а на улице температура стремительно опускается, это может привести к замерзанию труб.
Мы уже ответили на вопрос, при какой температуре замерзает вода, в качестве эксперимента возьмите небольшой стакан, наполните его водой на половину и положите в морозилку на несколько часов, достаточно двух часов, чтобы вода частично превратилась в лед.
Вода – одно из самых необходимых веществ на нашей планете. Она имеет массу свойств, которые делают её, в какой-то степени уникальной. Одно из самых известных свойств, о котором знает даже маленький ребёнок, это замерзание воды. Известно, что 0 градусов Цельсия температура кристаллизации воды. Но не всё так просто. Некоторые тонкости этого процесса рассмотрим дальше.
Как замерзает вода
Кристаллизация воды – сам по себе очень интересный и многогранный процесс. Давайте разберемся, как это происходит. Как известно вода состоит из молекул, которые немного связаны между собой и стремятся к воссоединению. Всё довольно просо, при высоких температурах начинается отдаление молекул, а при низких температурах сближение. Под влиянием низких температур их движение замедляется и они, соединяясь, образовывают кристаллическую структуру. Кристаллизация, или же замерзание это превращение воды в лёд, переход в твёрдое состояние.
Температура замерзания воды
Процесс замерзания происходит при охлаждении её до ноля градусов по шкале Цельсия. Это касается не всей воды. Молекулы присоединяются к примесям, которыми являются частички пыли, соли и т.д. Поэтому чистая либо же дистиллированная вода, без присутствия этих самых примесей под воздействием низких температур по столбику Цельсия, дольше, чем обычная может оставаться в жидком состоянии.
Так же интересно, что при том, как другие вещества при замерзании уменьшаются в объеме, вода наоборот увеличивается. Все потому, что при переходе в твёрдое состояние, расстояние между молекулами расширяется. При том,что объём увеличивается, масса при замерзании не увеличивается, и весит столько же, сколько тёплая вода.
Многие задаются вопросом, почему вода не замерзает под толстым слоем льда. Любой физик ответит, что под слоем льда, вода не замерзает,так как поверхность льда служит теплоизолятором.
Отчего горячая вода замерзает быстрее холодной
Известен такой факт, что горячая или тёплая вода замерзает быстрее холодной воды. Невероятно, но факт. Это открытие сделал Эрасто Мпемба. Он проводил эксперименты с использованием мороженой массы,причём обнаружил, что если масса тёплая, то она быстрее замёрзнет. Причиной этого, как показали исследования, является высокая теплоотдача горячей и тёплой воды.
Взаимосвязаны ли температура замерзания воды и высота
Как известно, на высоте происходит изменение давления,поэтому температура перехода в твёрдое состояние всех водных растворов на высоте отличается от температуры на обычной поверхности.
Примеры изменения температурных показателей на высоте:
- высота 500 м – температура замерзания воды, является не ноль °C, как при обычных условиях, а при наличии уже одного °C;
- высота 1500 м – кристаллизация происходит при наличии около трёх° C и т.д.
Как давление влияет на процесс кристаллизации воды
Если разобраться о взаимосвязи давления и кристаллизации воды, то всё довольно просто.
Интересно! Чем выше давление, тем скорость преобразования воды в кристаллы льда ниже, а температура кипения выше!
Вот и весь секрет, а если логически подумать, то при понижении давления, все показатели идут в обратные стороны. Поэтому в горах сложно что — то сварить, так как температура, при которой кипит вода, не доходит до ста градусов Цельсия. И наоборот лёд плавится даже при низких температурах.
Температура кристаллизации водных растворов
Вода служит хорошим растворителем и поэтому легко соединяется с другими веществами. Полученные растворы, конечно же, будут замерзать при разных условиях. Рассмотрим пару вариантов температурных критериев для замерзания разных растворов на основе воды.
Вода и спирт. При большом количестве спирта в воде,процесс замерзания начнётся при наличии очень низких температур. К примеру, при соотношении 60% воды на 40% спирта, кристаллизация начнётся при наличии минус 22,5°C.
Вода и соль. Температура, при которой произойдёт замерзание напрямую связано со степенью солёности воды. Принцип таков, чем больше соли в воде, тем ниже температура кристаллизации. С показателями содержания соли напрямую связано как замерзает морская вода.
Вода и сода. Температура кристаллизации раствора 44 процентов, составляет плюс 7°C.
Вода и глицерин, при соотношении 80% на 20%, где 80 – это глицерин, а 20 – это вода, для замерзания раствора нужно наличие — 20°C.
Все температурные значения колеблются в зависимости от степени концентрации чужеродных растворов или иного вещества в воде.
