При какой температуре замерзает вода в трубах – боремся с проблемой замерзания. При какой температуре замерзнет вода

Чистая вода при 0 °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 °С, 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 °С 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 0 °С без замерзания. Кровь рыб, как правило, замерзает где-то при -0,5 °С, 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 °С. 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 °С, 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 Эра-сто 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.

Пресная вода имеет наибольшую плотность при +4 0 С и замерзает при 0 0 С. С повышением солености температура наибольшей плотности (Тмах.плт.) и температура замерзания (Тзамерз.) понижаются почти линейно (рис.2), причем температура наибольшей плотности понижается быстрее, чем температура замерзания. Из графика видно, что при значении солености S =24.695‰ кривые пересекаются, образуя характерную точку, в которой температура замерзания и температура наибольшей плотности равны: Тмах.плт = Тзамерз. = — 1.33 0 С .

Рис. 2. Температура наибольшей плотности и температура замерзания морской воды.

При солености меньшей 24.695‰ температура наибольшей плотности лежит выше температуры замерзания, как и для пресной воды. Такие воды называют солоноватыми. При солености большей 24.695‰ температура наибольшей плотности лежит ниже температуры замерзания и такая вода никогда не достигает температуры наибольшей плотности, так как замерзает раньше. Воды с соленостью большей 24.695‰ называют морскими . Деление на эти два типа вод — солоноватые и морские было сделано русским океанографом Н. М. Книповичем.

Морские воды в отличие от пресных и солоноватых с понижением температуры всегда увеличивают свою плотность вплоть до замерзания. Эти особенности влекут за собой различия в конвекции, замерзании, тепловом режиме в морских и солоноватых водоемах.

При замерзании морской воды происходит выделение соли из образовавшегося льда, из-за чего соленость незамерзшей воды возрастает. Но с увеличением солености понижается температура замерзания. Следовательно, одной из особенностей льдообразования в морской воде будет то, что этот процесс происходит только при непрерывном понижении температуры. В пресной же воде замерзание происходит при неизменной температуре 0 0 С.

Вторая особенность льдообразования в морской воде связана с точкой пересечения кривых температуры наибольшей плотности и температуры замерзания. Температура наибольшей плотности воды с соленостью меньше 24.695‰, так же как и пресной воды, лежит выше температуры ее замерзания. Поэтому процесс замерзания развивается в такой воде так же, как в пресной. Осенью начинается общее выхолаживание водоемов. Охлаждается, прежде всего, поверхностный слой, плотность воды которого при этом повышается, и вода с поверхности опускается вниз, а на ее место поднимается более теплая, но менее плотная вода.

Благодаря перемешиванию вся толща воды достигает сначала определенной температуры (гомотермии), равной температуре наибольшей плотности. При дальнейшем охлаждении плотность воды поверхностного слоя начинает уменьшаться и перемешивание прекращается. Для образования льда в воде с соленостью меньше 24.695‰ оказывается достаточным ее охлаждение до температуры замерзания сравнительно тонкого поверхностного слоя.

Температура наибольшей плотности воды с соленостью большей 24.695‰ лежит ниже температуры ее замерзания.

При охлаждении такой воды перемешивание во время замерзания не прекращается. Поэтому для образования льда необходимо охладить значительно больший по толщине поверхностный слой, чем при замерзании пресной и солоноватой воды.

Диффузия и осмос

Частицы растворенного вещества в слабых растворах, каким является морская вода, отдалены друг от друга на большие расстояния. Находясь в неупорядоченном движении, они устремляются в сторону наименьшего сопротивления среды. Такой средой является либо чистый растворитель, либо вода с меньшей концентрацией солей. Поэтому, когда соприкасаются два раствора различной концентрации, частицы растворенного вещества начинают переходить из раствора с большей концентрацией в раствор с меньшей концентрацией. Переход будет продолжаться до тех пор, пока концентрации обоих растворов не выровняются.

Переход частиц из слоя в слой, осуществляемый без помощи механического перемешивания, называется молекулярной диффузией.

Основным процессом, определяющим перенос солей и газов в океане в горизонтальном и особенно в вертикальном направлении, является турбулентная диффузия.

С соленостью морской воды связано физическое свойство — осмос, отсутствующее в дистиллированной воде. Это свойство имеет важное биологическое значение, обеспечивая проникновение в морские организмы необходимых им для питания веществ, растворенных в морской воде.

Явление осмоса наблюдается в том случае, когда раствор отделен от растворителя полупроницаемой пленкой, которая пропускает молекулы растворителя, но не пропускает молекулы растворенного вещества. В этом случае молекулы растворителя, стремясь выровнять концентрацию, начинают переходить в раствор, повышая его уровень до положения равновесия. Выравнивание концентраций по обе стороны такой мембраны возможно лишь при односторонней диффузии растворителя. Поэтому выравнивание всегда идёт от чистого растворителя к раствору или от разбавленного раствора к концентрированному. В результате этого создается давление на пленку, называемое осмотическим давлением . Оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить осмос, т. е. создать условия осмотического равновесия.

Осмос имеет важнейшее значение в биологических процессах, его широко используют при определении концентрации растворов, исследовании разнообразных биологических структур. Осмотические явления иногда используются в промышленности, например при получении некоторых полимерных материалов, очистке высоко минерализованной воды, для опреснения морской воды.

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Консервирующее действие холода (часть 1)

Понятие о криоскопической и криогидратной температурах Чистая вода в обычных условиях замерзает при 0°С.

Свободная вода в тканях водного сырья является растворителем для минеральных солей и органических веществ, образуя жидкий тканевый сок и более вязкие клеточные коллоидные структуры, замерзающие при более низкой температуре. Начальная температура замерзания тканевого сока называется криоскопической и зависит от его концентрации. Криоскопическая температура - переменная величина, так как при кристаллизации льда концентрация невымороженной части возрастает, что обуславливает дальнейшее понижение температуры замерзания.

Ввиду переменности криоскопической температуры правильнее говорить о начальной криоскопической температуре, под которой понимается температура, соответствующая началу льдообразования в продукте.
Начальная криоскопическая температура пресноводных рыб составляет от -0,5 до -0,9°С, морских от -0,8 до -2,0°С, беспозвоночных (моллюсков, ракообразных и др.) - от -1,0 до -2,2°С. При замораживании живой рыбы начальная криоскопическая температура ниже, чем у снулой. Однако в технических расчетах ее значение принимается равной -1°С.
Начальная криоскопическая температура соленых, вяленых и холоднокопченых рыбопродуктов со значительным количеством поваренной соли находится в пределах от -8 до -15°С.
Полное превращение тканевой влаги в лед из-за трудностей вымораживания адсорбционно связанной воды происходит при криогидратной (эвтектической) температуре в интервале -55… -65°С. В настоящее время имеются данные, что жидкая фаза (в мясе трески) сохраняется при -68°С и полностью вымораживается только при -70°С.
Влияние холода на микрофлору рыбы, ферментативные и химические процессы в тканях. Консервирующее действие холода усиливается по мере понижения температуры продукта и увеличения количества вымороженной воды. При охлаждении до начальной криоскопической температуры жизнедеятельность микрофлоры и скорость автолитических процессов существенно замедляются.
Показателем скорости размножения микроорганизмов, вызывающих порчу рыбы, обычно является продолжительность генерации g - время, необходимое для одного акта деления клетки на 2. При данной температуре ее можно определить по формуле

g = τlg2/lg В - lg b,

где g - продолжительность генерации, ч; В - количество микроорганизмов в тканях рыбы, при котором наступает порча, клеток/г; b - начальное количество микроорганизмов в тканях рыбы, клеток/г; τ - время, в течение которого начальное количество микроорганизмов увеличивается до значения В, ч.

«Класс!ная физика» — на Youtube

Что такое лёд?

Основные запасы льда на Земле составляют около 30 млн.куб.км. и сосредоточены в полярных странах. Различают: атмосферный (снег, иней, град), водный, ледниковый и подземный лед.

Атмосферный лед — ледяные частицы, взвешенные в атмосфере или выпадающие в виде осадков.

Град — атмосферные осадки в виде частичек льда круглой или неправильной формы размером 5 55 мм. Град выпадает в теплое время года обычно при ливнях и грозах.

Иней — тонкий неравномерный слой ледяных кристаллов, образующийся из водяного пара атмосферы при охлаждении земной поверхности до отрицательных температур, более низких, чем температура воздуха.

Ледяной покров — сплошной лед, образующийся в холодное время года на поверхности воды. В высокоширотных областях существует круглогодично.

Подземные льды — льды, находящиеся в верхних слоях многолетнемерзлых пород земной коры.

Ледниковый лед — монолитная ледяная порода, слагающая ледник, образуется из скопления снега в результате его уплотнения.

В природе на нашей Земле существует один вид льда — обычный лед. Физические свойства льда зависят от многих параметров: от температуры воздуха, от возраста льда, от давления.

Вода — это расплавленный лед, но лед не тонет в воде, а плавает по ее поверхности.

Возможно благодаря именно этому удивительному свойству льда на Земле сохранилась жизнь, зародившаяся, как считают биологи именно в воде. Слой льда сохраняет тепло в воде, что остается внизу под ним, и океан никогда не промерзает до дна. Плотность льда зависит от его солености: с увеличением солености она возрастает.

Морской лед — лед, образующийся в море в результате замерзания соленой морской воды. Он по физическим свойствам значительно отличается от речного льда и обладает характерным свойством - солёностью.

При образовании морского льда между ледяными кристаллами, состоящими из чистой воды, задерживаются мелкие капельки морской воды (рассол), обусловливающие его солёность С течением времени рассол стекает вниз, и соленый морской лед опресняется, и в нём появляются пузырьки воздуха, создающие его пористость.

Лед — твердое вещество и все же он может медленно изменять форму и даже течь, подобно очень вязкой жидкости.

Обширные участки льда в Антарктиде находятся в постоянном движении. Толстые слои льда из районов больших снегопадов постепенно "перетекают" к морю. Там они начинают подтаивать и размываться морской водой, пока, наконец, от них не откалываются огромные горы — айсберги, которые по площади не уступают небольшим странам.

В горах происходит нечто похожее. Слои выпавшего на высокогорье снега постепенно спрессовываются в ледник, который "стекает" вниз по долине, постоянно углубляя свое каменное русло.

Необычные разновидности льда.

И в снеге, и в граде, и в айсберге, и в почвенном игольчатом льде можно легко узнать хорошо знакомую замерзшую воду. Используя возможности современной техники, в специальных условия можно создать совершенно необычные разновидности льда.

В природе их найти нельзя. Их получают, моделируя условия, господствующие на далеких космических телах или глубоко в недрах нашей планеты, где температура и давление в сотни и тысячи раз отличаются от тех, которые существуют на земной поверхности. В вакууме при температуре ниже -170°С из водяного пара образуется лед лишенный кристаллической структуры. Он напоминает стекло. Отдельные молекулы замерзшей воды не упорядочены, как у льда в обычных условиях. Его иногда называют стеклянным льдом. Молекулы такого аморфного льда расположены более компактно, чем у льда кристаллического. Его плотность выше обычного. Похожие формы льда могут входить в состав комет или образовываться на поверхности иных планет.

В условиях повышенного давления можно получить лед, который тонет в воде. Лед, получаемый при давлении свыше 500 плавится при температуре +80град.С, Такие льды можно назвать «горячими». Вероятно, такой лед встречается в неземных условиях и в глубинных слоях земной кор.

"Сверхгорячий" лед может образоваться при очень больших давлениях, например, в подшипниках мощных турбин электростанций. И если в смазке для подшипников оказываются малейшие следы воды, она превращается в такой лед.

Уникальная теплоемкость

Чтобы растопить лед нужно чень много тепла. Гораздо больше, чем для плавления такого же количества любого другого вещества.

Исключительно большое значение скрытой теплоты плавления - также аномальное свойство воды. При замерзании воды такое же количество тепла снова выделяется. Когда наступает зима, образуется лёд, выпадает снег и воды отдаёт обратно тепло, подогревая землю и воздух.

Лед — полупроводник

В последние годы было открыто много неожиданного, о чем раньше и предполагать было нельзя. Например, лед оказался полупроводником. Установлено, что при замерзании воды на границе между льдом и водой возникает разность электрических потенциалов, достигающая десятков вольт.

Лед кричит

Много удивительного установлено при изучении процессов образования и поведения льдов в природе. Полярные льды в напряженном состоянии «кричат»! Когда начинается деформация льда, то, как описывает Ф. Нансен, возникает легкий треск и стон, усиливаясь, он переходит через все виды тонов - лед то плачет, то стонет, то грохочет, то ревет, постепенно возрастая, его «голос» становится подобным звучанию всех труб органа. Перед разрушением, при критических напряжениях, лед звенит, вздыхает, ухает. Установлена зависимость между характером звучания льда и температурой воздуха. В последние годы начинает развиваться новая важная область знания - физика льда. Стало совершенно необходимым изучить все свойства льда, определить его характеристики.

Умейте видеть и удивляться! Еще не все открыто! Вода, как и всё в мире, неисчерпаема!

Есть вопросик? — Отвечаем!

Кто? Что? Где? Как? Куда? Когда? Какой? Почему? Каково? Сколько? "Да" или "нет"?

Устали? — Отдыхаем!

Без воды нет существования живых организмов. Однако вода в разных своих видах может вести себя по-разному: замерзать, закипеть и т.д.

Температура замерзания воды

При какой температуре замерзает вода? Замерзание воды в обычных условиях составляет 0 градусов по Цельсию. При определенных условиях можно видеть переохлажденную воду.

Если эта вода находится в спокойном состоянии, то она жидкая. Если ее хотя бы немного встряхнуть, стукнуть, то вода моментально замерзает.

Чистая дистиллированная вода начинает замерзать ниже нуля 2-3 градуса по Цельсию. Процесс кристаллизации начинается на воздушных пузырьках, на частицах пыли, царапинах, повреждениях емкости. Если же дистиллированная вода чистая, то замораживаниие воды будет отодвигаться.

В лабораторных условиях удалось воду в малом объеме довести до – 70 градусов по Цельсию. При нахождении в воде примесей температура замерзания переходит в отрицательную зону. У морской воды температура замерзания – 1,9 градусов по Цельсию. После этого начинается образование льда.

Интересную информацию по морской воде можно найти здесь: «Почему вода замерзает?».

Минимальная температура — вода

Cтраница 2

Максимальный расход сетевой воды в подающем трубопроводе, по которому определяется расчетный расход в подающем трубопроводе сети, имеет место при максимальной нагрузке горячего водоснабжения и минимальной температуре воды в этом трубопроводе, т.е. при режиме, когда нагрузка горячего водоснабжения целиком обеспечивается из подающего трубопровода.  

Если наладка регуляторов расхода и температуры не обеспечила повышение температуры воды на выходе из водонагревателя в часы интенсивного водоразбора, то следует проверить по изложенной выше методике фактическую теплоотдачу водонагревательной установки, достаточность площади поверхности нагрева II ступени водонагревателя с учетом минимальной температуры воды в тепловой сети, объем сохраняющейся в часы максимального водоразбора циркуляции. В зависимости от полученных результатов рекомендуется выполнять одно из следующих мероприятий: добавить секции во II ступень, перейти на смешанную с ограничением максимального расхода сетевой воды схему присоединения водонагревателей, полностью заменить водонагреватели, снизить объем циркуляции или выключить ее в часы максимального водоразбора.  

Заполнение котла следует производить водой с температурой не более 80 С при окружающей температуре воздуха не ниже 25 С, что обеспечивает равномерный нагрев системы и не создает излишних температурных напряжений в барабане и коллекторах. Минимальная температура воды должна быть ire ниже 5 С.  

Водонагреватели горячего водоснабжения рассчитывают на минимальную температуру воды в подающем трубопроводе тепловой сети. Минимальная температура воды обусловлена наличием систем горячего водоснабжения как потребителя теплоты в централизованном теплоснабжении.  

Для предупреждения коррозии низкотемпературной поверхности нагрева температура воды на входе в котел должна быть выше температуры точки росы продуктов сгорания. Минимальная температура воды на входе в котел должна быть не ниже 60 С при работе на природном газе, 70 С при работе на малосернистом мазуте, 110 С при работе на высокосернистом мазуте.  

В остальном диапазоне температур наружного воздуха в подающей магистрали поддерживается постоянная температура воды, равная минимальной. При закрытой системе теплоснабжения минимальная температура воды в подающей магистрали равняется 60 — 70 С, так как водопроводная вода должна быть подогрета в водо-во-дяных подогревателях до 50 — 60 С. График температур в подающей магистрали принимает вид ломаной кривой.  

Расчетный часовой расход горячей (теплофикационной) воды при качественном регулировании определяют с учетом температурного графика, построенного для определяющей температуры воздуха внутри отапливаемых зданий Твн. Если значения температур Гв или Гв к выше значения Гвн, то расчетные расходы горячей воды следует определять при минимальных температурах воды в тепловых сетях.  

Примеры конвективного переноса тепла могут быть встречены также в карстовых районах, где в областях питания грунтовых вод режим их температур даже на значительных глубинах от поверхности земли тесно связан с температурами воздуха. Так, моменты наступления максимумов и минимумов температур источника Карстовый на южном берегу Крыма соответствуют экстремальным температурам воздуха. Примером может служить источник Мшатка-Чакрак, минимальные температуры вод которого отмечаются лишь в июне-июле, а максимальные — зимой.  

Обеспечение эффективного удаления свободной углекислоты из воды возможно лишь при достаточном и постоянном подогреве воды перед подачей ее на декарбонизаторы. Для этого в тепловой схеме электростанции должны быть предусмотрены соответствующие теплообменники. На наш взгляд, целесообразно указать в правилах технической эксплуатации станций минимальную температуру воды перед подачей на декарбонизаторы. При обработке воды после декарбонизаторов в деаэраторах атмосферного или повышенного давления эта температура может составлять 20 — 25 С. Если окончательная противокоррозионная обработка воды производится в вакуумных деаэраторах, температура воды, подаваемой в декарбонизаторы, не должна быть ниже 30 С.  

Расход сетевой воды в обратном трубопроводе после абонентской установки равен разности расходов сетевой воды на отопление и на водоразбор из этого трубопровода на горячее водоснабжение. Максимальный расход воды в обратном трубопроводе равен расходу на отопление. Такое соотношение устанавливается тогда, когда расход воды на горячее водоснабжение полностью отсутствует, например в ночное время, или при удовлетворении нагрузки горячего водоснабжения полностью водой из подающего трубопровода тепловой сети, что имеет место при минимальной температуре воды в нем, равной 60 С.  

По схеме, изображенной на рис. 5.9, а, подача теплоты в систему горячего водоснабжения и в отопительную систему (на отопление и вентиляцию) проводится по параллельным контурам независимо друг от друга. Расход сетевой воды из подающей магистрили в этом случае равен сумме расходов воды в отопительную систему (2от в и систему горячего водоснабжения ббн. Количество воды, подаваемой на отопление и вентиляцию, обычно поддерживается постоянным посредством регулирования расхода, а расход на бытовые нуж ы изменяется от нуля до некоторого (максимального) значения, которое устанавливается при наибольшей тепловой нагрузке на бытовые нужды и минимальной температуре воды в подающей линии.

Таким образом, максимальный расход сетевой воды (расход, на который рассчитывается линия) при этом окажется равным сумме GQT в бнмжс. Это значение может быть снижено, если выравнять нагрузку горячего водоснабжения с помощью аккумуляторов. Однако в жилых зданиях схемы с аккумуляторами горячей воды не применяются, так как это привело бы к усложнению и удорожанию установок.  

Что происходит с воздухом Где сосредоточены основные запасы пресной воды?

Лучшим из всех напитков является чистая вода , которая прекрасно увлажняет и очищает организм. Это отличный источник жизненной силы для тела. Все мы знаем, что человеческое тело на 70% состоит из воды . Поэтому, если есть какие-либо проблемы со здоровьем, стоит задуматься, действительно ли они вызваны обезвоживанием.

Когда вы чувствуете усталость и вялость, часто лучшее лекарство это стакан теплой воды. Было показано, что ежедневный спрос на воду для обычного человека составляет около 30 мл на 1 кг массы тела. Если вы весите 80 кг, вы должны ежедневно потреблять 2,4 л воды (30 мл х 80 = 2400 мл = 2,4 л ). Лучше выработать привычку пить по полстакана воды каждые 40 минут, особенно в жаркую погоду - достаточно, чтобы удовлетворить потребности нашего организма.

Вода - это один из необычных веществ на всей планете, обладающая множеством свойств, способных сделать ее уникальной. Приведем пример: самая большая плотность у воды появляется при температуре +4 о С. Благодаря этому вода в водоемах замерзает поверх водоема, а не наоборот. Многие знают, что вода замерзает при 0 градусов . Это обычное свойство воды. Эта температура является второй опорной точкой термометра. Из-за своих неподчинений различным физическим и химическим закономерностям, воду можно назвать - непослушным веществом .

Как известно любому из нас из школьной программы по химии, что температура, при которой замерзает вода, равняется 0 градусов по Цельсию. Но этот фактор можно с уверенностью оспорить. Для этого проведем небольшой эксперимент. Если взять стакан очищенной от посторонних примесей и солей воды, то она не поменяет свою структуру, даже если температура будет на 2 -3 градуса ниже замерзания. Но если бросить в эту воду кусок льда, то вода начнет замерзать хорошо заметными кристаллами у вас на глазах. Объясняется это тем, что процесс кристаллизации начинается на частицах пыли, на воздушных пузырьках, на царапинах и повреждениях сосуда. Вот именно поэтому тщательно очищенная либо дистиллированная вода сможет оставаться в жидком состоянии, когда обычная вода уже превратится в лед. Опыты, проводившиеся в лабораторных условиях, показали, что вода в определенных условиях может оставаться в жидком состоянии даже при температуре - 70 °С .

Если лед постепенно нагреть, то изначально температура будет повышаться, а затем останется долгое время неизменной до тех пор, пока последние кристаллы льда не перейдут в жидкое состояние. Все потому, что вся тепловая энергия сначала направлена на кристаллы льда и температура не повысится, пока не растает последний кристалл.

В начале 20-го века американским физиком Бриджменом было обнаружено, что лед образовывает несколько кристаллических модификаций . На данный момент исследовано около 9 различных модификаций строения кристаллической решетки льда. Различаются они разницей температуры плавления, и плотностью. Лед, который окружает нас, имеет название «Лед 1 » . Другие разновидности льда образовываются при очень высоком давлении. Например «лед 3», начальная стадия, образования которого при давлении около 200 атм., в несколько раз превышает массу воды. А температура плавления «льда 6» около 80 о, и образуется он при давлении 20 000 атмосфер.

Со школы все прекрасно помнят, что при нулевой температуре по шкале Цельсия вода переходит в твердое агрегатное состояние. Проще говоря, она превращается в лед. Это значение соответствует 32 градусам по Фаренгейту и 273,15 по Кельвину.

Не всегда эти цифры справедливы — вода бывает разная:

• пресная;
• морская;
• минеральная;
• дистиллированная;
• омагниченная.

Давление воздуха влияет на то, при какой температуре замерзает вода, например, в высокогорном озере. Вода бывает легкой, тяжелой и сверхтяжелой в зависимости от содержания изотопов водорода. Существуют понятия мягкости и жесткости. Все эти факторы играют немалую роль в изменении агрегатного состояния.

В обычной воде всегда есть какие-то примеси — твердые частицы, пыль. При определенной температуре вокруг мельчайших частиц начинают образовываться ледяные кристаллы. Такие частицы называют ядрами кристаллизации . Их функцию могут также выполнять трещины, пузырьки воздуха, дефекты поверхности сосуда. Наличие таких частиц – необходимое условие для превращения воды в лед.

С набором высоты атмосферное давление понижается. Чем выше в гору вы поднимаетесь, тем сильнее меняется температура замерзания воды. На километровой высоте кристаллизация происходит лишь при +2˚С. Поднявшись еще на километр, вы увидите, что лед образуется при +4˚С. Нулевая температура способствует переходу в твердое состояние лишь при нормальном атмосферном давлении — 760 мм ртутного столба.

Таким образом, с понижением давления воздуха, повышается температура, необходимая для замерзания воды. Зато кипеть она начинает при более низких значениях.

В озере или реке вода замерзает при 0˚С. Признаком того, что водоем является очень чистым, может служить процесс кристаллизации воды – он начинается со дна, поскольку там больше всего ядер кристаллизации: камней, коряг, растений.

По-другому дело обстоит с морями и океанами. Морская вода замерзает при разных значениях ниже нуля. Насколько соленая она будет, настолько выше ее плотность, поэтому для ее замерзания требуются более низкие температуры. Морская вода обладает разной степенью солености в различных частях мирового океана. При среднем значении 35 ‰ превращение в лед начнется при -1,91˚С.

Водные растворы

Вода – отличный растворитель. В зависимости от характера и количества примесей она будет переходить в твердое состояние при различных условиях. Например, если добавить спирт, то понадобятся очень низкие температуры, вплоть до -114˚С. При этом неправильно говорить о каком-то фиксированном показателе. Здесь необходимо указывать температуру, когда начинается кристаллизация и когда она заканчивается. Начальное значение зависит от доли спирта в растворе.

Как говорилось выше, соленая вода кристаллизуется при разной температуре воздуха. Ключевым является показатель солености, измеряемой в промилле (‰).

В отличие от водопроводной дистиллированная вода не содержит каких-либо примесей. Ее получают путем перегонки в дистилляторе. Получается, что в такой жидкости нет ядер кристаллизации. В связи с этой особенностью замерзание начинается при гораздо более низкой температуре, равной -42˚С.

Когда вода, подвергающаяся действию низкой температуры, не кристаллизуется, ее называют «переохлажденной». Если постучать по сосуду с такой жидкостью, она мгновенно станет льдом.

В лабораторных условиях ученым удалось добиться более низкого порога кристаллизации, когда дистиллированная вода при особом давлении замерзала при -70˚С.

Омагниченная вода

Люди, интересующиеся структурированием воды, наверняка слышали о способе, при котором жидкость подвергается воздействию магнитных полей определенной напряженности. Считается, что в результате получается омагниченная вода, благотворно влияющая на различные органы, убивает микробы и бактерии. Также сторонники этого метода утверждают, что полив структурированной водой повышает урожайность огурцов, помидоров и прочих культур в несколько раз. Замерзает чудо-вода при температуре -5-10 градусов ниже нуля, что в некоторой мере защищает растения от заморозков.

Естественно, людей больше волнуют повседневные проблемы, а не вопрос при какой температуре замерзает вода, например, в Каспийском море. Что случится, если отключат отопление? Уже при -1˚С внутри жилого дома вода в трубах начнет замерзать. Если в течение 2-3 дней не воспрепятствовать этому, лед в радиаторе и трубах отопления расширится и разорвет их. Вдруг поломается котел в частном доме или на дачном участке? При температуре 5 градусов ниже нуля на замерзание воды в трубах и радиаторе уйдет пара дней. С хорошей теплоизоляцией система отопления выдержит дольше.

Головной болью автомобилистов является замерзание воды в радиаторе с наступлением холодов. Кристаллы льда начинают образовываться при -5˚С на улице, объем жидкости увеличивается до 10%. Это грозит повредить основные узлы и детали транспортного средства. Однако различные антифризы имеют значительно более низкую температуру замерзания и более высокую точку кипения. Эти растворы в радиаторе начинают кристаллизоваться при температуре ниже 30˚С, некоторые марки при -60˚С.

Парадоксы и феномены

Как ни парадоксально покажется, но горячая вода замерзает быстрее холодной. Явление, получившее название «парадокс Мпембы», объясняется тем, что у горячей жидкости более высокая теплоотдача, выше насыщенность ядрами кристаллизации.

В вакууме при нуле градусов вода сначала… закипает, но после испарения 1/8 части жидкости, остаток начинает замерзать.

Учеными в лабораторных условиях была получена так называемая стеклообразная вода , представляющая собой аморфное твердое тело. Для этого за считанные миллисекунды нужно понизить температуру до -137 градусов Цельсия. Из такой субстанции состоят кометы во Вселенной.

Видео при какой температуре замерзает вода

Без воды нет существования живых организмов. Однако вода в разных своих видах может вести себя по-разному: замерзать, закипеть и т.д.

Температура замерзания воды

При какой температуре замерзает вода? Замерзание воды в обычных условиях составляет 0 градусов по Цельсию. При определенных условиях можно видеть переохлажденную воду. Если эта вода находится в спокойном состоянии, то она жидкая. Если ее хотя бы немного встряхнуть, стукнуть, то вода моментально замерзает.

Чистая дистиллированная вода начинает замерзать ниже нуля 2-3 градуса по Цельсию. Процесс кристаллизации начинается на воздушных пузырьках, на частицах пыли, царапинах, повреждениях емкости. Если же дистиллированная вода чистая, то замораживаниие воды будет отодвигаться.

В лабораторных условиях удалось воду в малом объеме довести до – 70 градусов по Цельсию. При нахождении в воде примесей температура замерзания переходит в отрицательную зону. У морской воды температура замерзания – 1,9 градусов по Цельсию. После этого начинается образование льда.