510 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Замерзание воды температура

При какой температуре замерзает вода

При какой температуре замерзает вода? Казалось бы – простейший вопрос, ответить на который может даже ребёнок: температура замерзания воды при обычном атмосферном давлении в 760 мм ртутного столба составляет ноль градусов по Цельсию.

Однако вода (несмотря на чрезвычайно широкую распространённость её на нашей планете) является самой загадочной и не до конца изученной субстанцией, поэтому ответ на этот вопрос требует обстоятельного и аргументированного разговора.

  • В России и в Европе температуру измеряют по шкале Цельсия, самое высокое значение которой имеет отметку в 100 градусов.
  • Американский учёный Фаренгейт разработал свою шкалу, насчитывающую 180 делений.
  • Существует ещё одна единица измерения температуры – кельвин, названная в честь английского физика Томсона, получившего звание лорда Кельвина.

Состояния и виды воды

Вода на планете Земля может принимать три основных агрегатных состояния: жидкое, твёрдое и газообразное, которые способны трансформироваться в разные формы, одновременно сосуществующие друг с другом (айсберги в морской воде, водяной пар и кристаллы льда в облаках на небе, ледники и свободно текущие реки).

В зависимости от особенностей происхождения, назначения и состава вода может быть:

  • пресной;
  • минеральной;
  • морской;
  • питьевой (сюда же отнесём водопроводную воду);
  • дождевой;
  • талой;
  • солоноватой;
  • структурированной;
  • дистиллированной;
  • деионизированной.

Наличие изотопов водорода делает воду:

  1. лёгкой;
  2. тяжёлой (дейтериевой);
  3. сверхтяжёлой (тритиевой).

Все мы знаем о том, что вода бывает мягкой и жёсткой: этот показатель определяется содержанием катионов магния и кальция.

Каждый из перечисленных нами видов и агрегатных состояний воды имеет свою температуру замерзания и плавления.

Температура замерзания воды

Почему вода замерзает? Обычная вода всегда содержит некоторое количество взвешенных частиц минерального или органического происхождения. Это могут быть мельчайшие частицы глины, песка или домашней пыли.

Когда температура окружающей среды опускается до определённых значений, эти частицы берут на себя роль центров, вокруг которых начинают образовываться кристаллы льда.

Ядрами кристаллизации могут стать также воздушные пузырьки, а также трещины и повреждения на стенках сосуда, в котором находится вода. Скорость процесса кристаллизации воды во многом определяется количеством этих центров: чем их больше, тем быстрее замерзает жидкость.

Отчего горячая вода замерзает быстрее холодной?

Горячая вода замерзает быстрее холодной – на этот феномен обратил внимание Эрасто Мпемба – школьник с Танганьики. Его эксперименты с массой для приготовления мороженого показали, что скорость замерзания подогретой массы значительно выше, чем холодной.

Одной из причин этого интересного явления, получившего название «парадокс Мпембы», является более высокая теплоотдача горячей жидкости, а также наличие в ней большего количества ядер кристаллизации по сравнению с холодной водой.

Взаимосвязаны ли температура замерзания воды и высота?

При изменении давления, часто связанного с нахождением на разной высоте, температура замерзания воды начинает радикально отличаться от стандартной, характерной для обычных условий. Кристаллизация воды на высоте происходит при следующих температурных значениях:

  • как ни парадоксально, на высоте 1000 м вода замерзает при 2 градусах тепла по шкале Цельсия;
  • на высоте 2000 метров это происходит уже при 4 градусах тепла.

Самая высокая температура замерзания воды в горах наблюдается на высоте свыше 5000 тысяч метров (например, в Фанских горах или на Памире).

Как давление влияет на процесс кристаллизации воды?

Давайте попробуем увязать динамику изменения температуры замерзания воды с переменой давления.

  • При давлении 2 атм вода замерзнет при температуре —2 градуса.
  • При давлении 3 атм началом замерзания воды станет температура —4 градуса по Цельсию.

Именно поэтому в условиях высокогорья и разреженной атмосферы весьма трудно сварить даже яйца, поскольку вода в котелке закипает уже при 80 градусах. Понятно, что при такой температуре приготовить пищу попросту невозможно.

При высоком давлении процесс плавления льда под лезвиями коньков происходит даже при очень низких температурах, но именно благодаря ему коньки скользят по ледяной поверхности.

Аналогичным образом объясняется примерзание полозьев сильно нагруженных нарт в рассказах Джека Лондона. Тяжёлые нарты, оказывающие давление на снег, вызывают его плавление. Образующаяся при этом вода облегчает их скольжение. Но стоит нартам остановиться и задержаться продолжительное время на одном месте, как вытесненная вода, замерзнув, приморозит полозья к дороге.

Температура кристаллизации водных растворов

Будучи отличным растворителем, вода легко вступает в реакции с различными органическими и неорганическими веществами, образуя массу подчас неожиданных химических соединений. Разумеется, каждое из них будет замерзать при разных температурах. Отразим это в наглядном списке.

    Температура замерзания смеси спирта и воды зависит от процентного соотношения в ней обоих компонентов. Чем больше воды добавлено в раствор, тем ближе к нулю температура его замерзания. Если же в растворе больше спирта, процесс кристаллизации начнётся при значениях, близких к -114 градусам.

Для измерения солёности воды используют особую единицу – «промилле». Итак, мы установили, что температура замерзания воды с увеличением концентрации солей понижается. Поясним это на примере:

Уровень солёности океанской воды равна 35 промилле, при этом средняя величина её замерзания составляет 1,9 градуса. Степень солёности черноморских вод насчитывает 18-20 промилле, поэтому замерзают они при более высокой температуре с диапазоном от -0,9 до -1,1 градуса Цельсия.

  • Температура замерзания воды с сахаром (для раствора, моляльность которого составляет 0,8) равна -1,6 градуса.
  • Температура замерзания воды с примесями во многом зависит от их количества и характера примесей, входящих в состав водного раствора.
  • Температура замерзания воды с глицерином зависит от концентрации раствора. Раствор, содержащий 80 мл глицерина, замёрзнет при -20 градусах, при снижении содержания глицерина до 60 мл процесс кристаллизации начнётся при -34 градусах, а начало замерзания 20% раствора – минус пять градусов. Как можно заметить, линейная зависимость в данном случае отсутствует. Для замерзания 10% раствора глицерина будет достаточно температуры -2 градуса.
  • Температура замерзания воды с содой (подразумевается едкая щёлочь или каустическая сода) представляет ещё более загадочную картину: 44% раствор каустика замерзает при +7 градусах Цельсия, а 80% — при+ 130.

Замерзание пресных водоёмов

Процесс образования льда на пресноводных водоемах происходит в несколько ином температурном режиме.

  • Температура замерзания воды в озере, точно так же, как и температура замерзания воды в реке, равна нулю градусов по шкале Цельсия. Замерзание самых чистых речек и ручьев начинается не с поверхности, а со дна, на котором присутствуют ядра кристаллизации в виде частиц донного ила. Коркой льда поначалу покрываются коряги и водные растения. Стоит лишь донному льду подняться на поверхность, как река мгновенно промерзает насквозь.
  • Замерзшая вода на Байкале иногда может охлаждаться до отрицательных температур. Происходит это лишь на мелководье; температура воды при этом может составлять тысячные, а иногда и сотые доли одного градуса ниже нуля.
  • Температура байкальской воды под самой коркой ледяного покрова, как правило, не превышает +0,2 градуса. В низших пластах она постепенно повышается до +3,2 на дне самой глубокой котловины.

Температура замерзания дистиллированной воды

Замерзает ли дистиллированная вода? Напомним о том, что для замерзания воды необходимо присутствие в ней неких центров кристаллизации, коими могут стать пузырьки воздуха, взвешенные частицы, а также повреждения стенок ёмкости, в которой она находится.

Вода, подвергнутая воздействию очень низких температур, но при этом не кристаллизовавшаяся, называется «переохлаждённой». Можно, поместив бутылку с дистиллированной водой в морозильную камеру, добиться её переохлаждения, а затем продемонстрировать очень эффектный трюк — смотрите в видео:

Тихонько постучав по бутылке, извлечённой из холодильника, или бросив в неё небольшой кусочек льда, можно показать, как мгновенно она превращается в лед, имеющий вид удлинённых кристаллов.

Дистиллированная вода: замерзает или нет под давлением эта очищенная субстанция? Такой процесс возможен лишь в специально созданных лабораторных условиях.

Температура замерзания соленой воды

  1. Замерзает ли соленая вода? Благодаря высокой концентрации солей океанская и морская вода замерзает при температуре -1,9 градуса по Цельсию.
  2. Температура замерзания воды в морях и океанах не имеет постоянного значения, поскольку солёность воды в разных морях Мирового океана совершенно разная.
  3. Как температура замерзания океанической воды зависит от ее солености? Между этими величинами существует самая прямая связь. Чем более солёной является вода, тем более высокой плотностью она обладает, а для замерзания такой воды требуется достаточно низкая температура.
  4. Средняя температура воды в морях и океанах -4 градуса.

Температура замерзания отдельных морей

При скольких градусах замерзает вода:

  • Каспийского моря? Солёность каспийских вод составляет около 13 промилле. Их замерзание происходит при -0,5 градуса Цельсия. Толщина ледяного покрова северной части Каспия составляет около двух метров.
  • Азовского моря? Его соленая вода замерзает при температуре от -0,5 до -0,7 градусов по шкале Цельсия. Солёность составляет около 11 промилле. Толщина льдов, покрывающих море в период с декабря по март, равна одному метру.
  • Японского моря? Почему соленая вода этого моря не замерзает? Это объясняется высоким (около 34 промилле) уровнем её солёности и географическим положением моря.
  • Балтийского моря? При солёности, насчитывающей всего 6-8 промилле, температура замерзания морской воды в Балтике близка к нулю.
Читать еще:  Камни для бани

Экспресс-ответы

При скольких градусах замерзает вода:

  1. В трубах отопления? В случае отключения отопления или поломки отопительного котла в частном доме или на даче замерзание воды в них может произойти примерно через пару дней при температуре -5 градусов. Отсрочить наступление такого исхода поможет теплоизоляция труб и остальных элементов здания. Внутри жилого помещения замерзание воды в трубах наступает уже при -1 градусе. Если такая температура продержится 2-3 дня, это может закончиться разрывом труб и отопительных батарей.
  2. Под землей? Подземные воды могут быть жидкими, твёрдыми и парообразными. Твёрдой фазой воды в почве является лёд, который может быть как многолетним (в условиях вечной мерзлоты), так и сезонным. Замерзание почвенных вод происходит при температуре ниже нуля, поскольку все они представляют собой не чистую воду, а всевозможные её растворы. Величина температуры замерзания во многом зависит от минерализации грунтовых вод.
  3. На лету? У жителей Якутии есть нехитрый способ определения температуры воздуха: она ниже -42 градусов, если выпущенный человеком плевок успевает замёрзнуть, не долетев до земли.
  4. В вакууме? Содержимое пробирки, поставленной под колокол вакуумного насоса при температуре 0 градусов, сначала закипает, а после испарения восьмой части жидкости происходит образование ледяной корки на её поверхности.
  5. В двигателе автомобиля? Максимальная температура замерзания воды в двигателе может достичь -5 градусов: при более низких значениях кристаллы льда попросту разорвут внутреннее устройство блока двигателя. Точно такой же является температура замерзания воды в радиаторе. Подобные проблемы в машине могут возникнуть при условии недостаточного утепления вышеперечисленных агрегатов, а также вследствие слишком продолжительной стоянки.
  6. На катке? В зависимости от того, какие соревнования предполагается проводить на ледовой арене, температура поверхности льда может составлять от -3 до -5 градусов. Лёд с более высокой (от -3 до -4) температурой поверхности подходит для фигурного катания, поскольку именно его мягкость позволяет обеспечить необходимую силу сцепления с коньками. Более жёсткий лёд, подходящий для командной игры в хоккей, получается при температуре -5 градусов. На «холодном» льду возрастает скорость игроков и уменьшается возможность образования снежной «каши» на его поверхности. Качество льда в первую очередь зависит от химического состава воды, поэтому для его заливки используют не обычную жидкость из-под крана, а либо очищенную, либо обработанную специальными кондиционерами воду.

Когда замерзает водопровод?

Однажды довелось наблюдать успешный опыт эксплуатации технического водопровода, проложенного по воздуху от скважины до административного здания. В условиях сибирской зимы при температуре воздуха временами до -37 ˚С поставленный на постоянный.

. минимальный проток водопровод ни разу не перемерз, успешно обеспечивая водой санузлы. Несмотря на некоторую странность темы статьи, попробуем разобраться.

Для ответа на вопрос «Когда замерзает водопровод?» нет необходимости составлять очередной алгоритм и писать программу. В предыдущих публикациях на этом сайте в категории «Теплотехника» есть для этого все необходимые расчеты!

Пример. Расчет в Excel.

Условия задачи:

Проложенный по воздуху в неотапливаемом помещении участок стального водопровода без теплоизоляции длиной L =20 м выполнен из круглой трубы с наружным диаметром D =33,5 мм и с толщиной стенки s =2,8 мм. Температура окружающего воздуха (среды) tс =-10 °С. Скорость движения воздуха v =1 м/с. Температура воды на входе в трубопровод t1 =+5 °С. Давление воды в трубопроводе P =0,1 МПа. Коэффициент температуропроводности воды а =0,000000143 м 2 /с. Температура замерзания воды t3 =0 °С.

1. Найти время начала замерзания воды в трубе при отсутствии расхода.

2. Вычислить минимальный расход воды, при котором водопровод не замерзает.

Решение:

1. Для вычисления плотности, теплоемкости и теплопроводности воды воспользуемся программой из статьи «Теплофизические свойства воды». В исходные данные введем среднюю температуру воды из интересующего нас диапазона +5…0 °С.

Время остывания воды (труба полностью заполнена) до критической температуры замерзания при отсутствии расхода рассчитаем по программе из статьи «Время охлаждения (нагрева)». Все исходные данные для этого у нас есть из условий задачи и предыдущего первого расчета.

Первая часть задачи решена. Время охлаждения неподвижной воды в трубопроводе до 0 °С — около 21 минуты.

Обращаю внимание и напоминаю, что выполненный расчет носит оценочный характер! В частности, теплоемкость оболочки – стенки стальной трубы – этот расчет не учитывает.

Если бы скорость ветра в задаче была не 1 м/с, а, например, 10 м/с, то резко бы увеличился коэффициент теплоотдачи на границе «труба-воздух» α =45,6 Вт/(м 2 *К). И время до начала замерзания водопровода составило бы всего 4…5 минут! (В примечании к ячейке D3 программы приведены справочные данные, формулы и рекомендации по определению α .)

2. Минимальный теоретический расход воды, при котором водопровод не должен замерзать, рассчитаем с помощью программы из статьи «Расчет теплоотдачи трубы». Примем температуру воды на выходе из трубопровода t2 =+1 °С. Это означает, что падение температуры воды на двадцати метрах не должно превысить | dtтрГГ |=4 °С.

Сравнительно небольшой проток 0,015 кг/с (или примерно 0,92 л/мин) воды с температурой t1 =+5 °С на входе обеспечит мощность притока тепловой энергии PтрГГ =256,6 Вт, которой достаточно для поддержания системы в стационарном равновесном состоянии. При этом температура воды на выходе двадцатиметровой трубы будет равна t2 =+1 °С.

Проверка:

Рассчитанная мощность Q =262 Вт приближенно равна теплоотдаче из предыдущего третьего расчета PтрГГ =256,6 Вт, а вычисленный коэффициент теплоотдачи α =9,6 Вт/(м 2 *К) равен коэффициенту теплоотдачи из второго расчета, где его в исходных данных мы определили по скорости движения воздуха.

Ответ:

1. Замерзает водопровод при отсутствии движения воды уже через 21 минуту.

2. При расходе воды около 1 л/мин (при средней скорости движения воды

25 мм/с) водопровод из условий задачи в спокойном воздухе с температурой -10 °С не должен замерзнуть никогда.

Заключение.

Конечно, в реальных условиях температуру воды +1 °С на выходе из трубопровода поддерживать нельзя. Желательно иметь запас подальше от точки кристаллизации с учетом возможных колебаний скорости и температуры, как воздуха, так и воды. Также необходимо учитывать наличие сужений и массивных теплоотводов-холодильников в виде опор трубопровода, корпусов и других деталей запорной арматуры.

Все четыре использованные в статье теплотехнические программы в Excel доступны на сайте для свободного скачивания.

Прошу уважающих труд автора скачивать файлы с программами расчетов после подписки на анонсы статей!

P. S. (25.11.2019)

Проверил в программе Agros2D результаты расчетов, выполненных в статье.

Результат: при всех тех же исходных данных и коэффициенте теплоотдачи на наружной поверхности трубы α =9,6 Вт(м 2 *К) процесс замерзания воды в трубе при отсутствии движения начнется через

23 минуты (1380 секунд). Расчет в Agros2D выполнен без учета конвективного перемешивания воды в трубе, но с учетом теплоемкости стенки трубы, которая «добавила» к предыдущему результату пару минут.

При какой температуре замерзает водка

По какой причине горячительный напиток превратился в морозилке в лёд? Способна ли настоящая водка замерзать в морозильной камере? Если замерзла, то можно ли её после этого пить? Вопросы далеко не праздные и часто становятся темой горячих споров как подкованных знаниями теоретиков, так и закаленных опытом практиков.

Давайте посмотрим научно на популярный напиток и выясним это раз и навсегда.

Чего ждать от водки в морозилке?

Должна ли водка замерзать в морозилке? Замерзает любая водка. И даже спирт способен превратиться в лёд. Но вот может ли ваша морозильная камера справиться с этой задачей?

Сначала разберёмся, при скольких градусах замерзает раствор чистой воды с этанолом разной концентрации.

Таблица температур и процесс замерзания

Рассмотрим, при какой температуре замерзает водка с помощью таблицы.

Любая водка может замерзнуть

Процентное содержание этилового спиртаТемпература замерзания
10 %-4 °С
20 %-9,5 °C
25 %-13,5 °С
30 %-18 °C
38 %-26 °C
40 %-30 °C
48 %-35 °C
55 %-42 °C
100 %-114 °С

Как видим, чистому спирту для замерзания нужно -114 °C. Не стоит вдаваться в объяснения, почему этиловый спирт точно не замерзает в морозилке домашнего холодильника.

Читать еще:  Кран шаровой латунный гост

Замерзнуть в домашней морозилке водка не может

Температура кристаллизации спиртного напитка увеличивается пропорционально росту содержания в нём воды. При скольких градусах замерзает водка, мы уже увидели. Настоящая сорокапроцентная водка начнёт превращаться в лёд при 30 градусах мороза.

В домашней морозилке ей это не грозит – там температура вряд ли опустится ниже -25 °C (чаще всего она колеблется в диапазоне от -5 до -24 °С).

Если же помещенная охлаждаться бутылка водки умудрилась замерзнуть, то здесь уже вопрос к производителю напитка – скорее всего, он где-то слукавил.

Или, проще говоря, нагло соврал:

  • либо сэкономил, добавив побольше воды – а значит в вашей водочке нет обещанных сорока градусов;
  • либо намешано там чего-то такого, что позволяет напитку кристаллизоваться при меньшей температуре. А такие добавки превращают водку уже в нечто иное. Это «нечто», в лучшем случае, – «авторская доработка», а в худшем – перед вами некачественный продукт.

Поскольку нормы производства чётко определены государственными стандартами, то скорее всего такой напиток – суррогат, и употреблять его опасно.

В этом случае следует внимательно ознакомиться с торговыми знаками на бутылке и этикеткой. Возникли сомнения – употребление напитка категорически не рекомендуется.

При охлаждении крепость водки только повышается

Может ли водка замерзнуть в морозильной камере?

В домашних условиях водка практически не способна замерзнуть. Она может загустеть, стать похожей на кисель, но весьма маловероятно, что перейдет в твердую форму.

Если понаблюдать за бутылкой водки, помещенную под воздействие температуры -28 °C, то можно легко заметить, что при охлаждении и дальнейшем застывании ёмкость покрывается корочкой льда. Это замерзает вода, входящая в состав продукта. У оставшегося алкоголя крепость ещё больше повышается и, соответственно, снижается температура кристаллизации.

Поэтому температура замерзания водки 40 градусов -35 °C. В бытовой морозилке это невозможно.

Факторы, влияющие на агрегатное состояние водки

Итак, вы достали из холодильника бутылку «горькой», а она – в ледышку. Рассмотрим все возможные причины, которые могли повлиять на эту метаморфозу, и почему замерзла водка в морозилке.

Наличие примесей

Температура замерзания водки существенно зависит от того, какие добавки поместил в неё производитель. Внимательно почитайте состав продукта – кроме воды и спирта, там может быть указан ряд примесей в виде соли, сахара, приправ, ароматизаторов и так далее.

Такие водки именуются особыми и, в силу присутствия в их составе добавок, замерзают быстрее и при меньшей температуре, чем простая водка без всяких примесей. Итак, чем шире и разнообразней состав напитка, тем быстрее он замерзнет, и тем выше температура его замерзания.

Если водка замерзла, значит это некачественный продукт

ВАЖНО! Если в составе водки указан сахар или глицерин, то, скорее всего, производитель таким образом «спасает» провальные вкусовые ощущения некачественного продукта. Низкое содержание и никудышное качество алкоголя здесь маскируется массой добавок, которые часто опасны для здоровья. В народе такой напиток называют осторожно – «палёнка». Специалисты рекомендуют отказаться от покупки такого продукта.

Раствор воды и C2H5OH

Температура превращения водки в лёд зависит от процентного соотношения воды и спирта. Как мы уже отмечали, чем больше в водно-спиртовом растворе воды, тем быстрее и при более высокой температуре он замерзнет (смотрите таблицу выше).

Современные стандарты производства отличаются гибкостью в отношении водочной крепости, позволяя изготовителю выбрать соотношение в водке спирта от 38 до 60 %. Ну а напиток крепостью в 38 градусов морозилка хоть и с кряхтением, но уже способна осилить – для этого ей придётся «поднатужиться» до -26 °C.

Хотя чаще причиной замерзания горячительного напитка в домашней морозильной камере является всё же его пониженная крепость вследствие несоблюдения недобросовестными производителями норм ГОСТа. Да и 38-градусный продукт может сколько угодно называться водкой, но является ли он ею по существу? Ведь классическая водка – это не просто название, это прежде всего незыблемая крепость в 40 °C.

Проверьте температуру в вашей морозилке

Посмотрите настройки вашего холодильного аппарата. Если сомневаетесь – замерьте температуру в морозильной камере. Возможно, ваш холодильник демонстрирует чудеса, выдавая мороз, не запланированный производителем. К тому же вам вполне мог попасться нестандартный холодильник, способный на большее.

Морозильная камера не имеет достаточной температуры для заморозки алкоголя

ВАЖНО! Если вы уверены, что ваша морозилка не генерирует холод ниже -20–22 градусов по Цельсию, а водка всё-таки замёрзла, даже не сомневайтесь – вы купили настоящий суррогат.

Молекулярный состав

Особенности химического состава этилового спирта также значительно влияют на температурный порог превращения водки в лёд. Главным элементом формулы, безусловно, является этанол. Но, наряду с этим, в составе жидкости присутствует винный, этиловый спирт. Небольшое изменение процентного соотношения этих компонентов способно существенно поменять точку замерзания.

Температура превращения в лёд этилового спирта существенно зависит от этого фактора, но в бытовых условиях показатели молекулярного состава приобретенной вами водки замерить вряд ли получится. Здесь нужна химическая лаборатория.

Атмосферное давление

Между внешним давлением и точкой замерзания жидкостей наблюдается интересная зависимость. С повышением давления становится выше и температура кристаллизации водно-спиртовых растворов.

Поэтому в условиях повышенного атмосферного давления такие растворы замерзают при более высоких температурах.

На качестве водки заморозка никак не скажется

Как влияет заморозка на качество продукта?

Замораживание – это природный, известный с древности, способ очистки от примесей самогона, спирта и, естественно, водки. Поэтому само по себе оледенение «горькой» на её качестве никоим образом не скажется.

Можно ли употреблять размороженную водку?

Если вы уверены в качестве купленной водки – размораживайте и смело пейте. Главное в этом случае – не пить горячительный напиток, не согрев его предварительно до +8–10 °C. Эта температура считается оптимальной для приёма водки внутрь.

Употребление чересчур холодной водки чревато последствиями:

  • ледяной напиток грозит заболеваниями горла;
  • водка быстро нагревается в организме, провоцируя внезапное опьянение;
  • поскольку ледяная водка приглушает чувствительность вкусовых рецепторов, то не ощущается при употреблении. Как следствие – вы долго не чувствуете опьянения, а это чревато сильной и быстрой интоксикацией.

А как насчёт других алкогольных напитков?

Итак, замерзает ли водка в морозилке и почему спирт не замерзает, мы определились. Чтобы заставить качественную водку замерзнуть, потребуется, как минимум, 30 градусов мороза. Это весьма затруднительно выполнить в домашних условиях.

Если говорить о других видах алкоголя, то температура превращения в лед у каждого своя:

  • Пиво замерзает при -5–6 °C.
  • Ром – при -18°C.
  • Сухое вино – от -6 до -8 °C.
  • Десертное вино – от -9 до -10 °C.
  • Шампанское – от -5 до -12°C.
  • Абсент – от -40 до -45 °C.

При какой температуре происходит замерзание воды

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.

Читать еще:  Подушка под тротуарную плитку

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector