Через сколько времени замерзает вода

Какая температура замерзания воды под давлением и для чего это необходимо знать?

Многие помнят из курса школьной физики о том, что температура замерзания воды составляет 0°.

На самом деле это определение нуждается в уточнении – при условии воздействия нормального атмосферного давления. Последнее в значительной степени можно считать условной величиной.

О том, какова температура замерзания воды, находящейся под давлением, расскажем в статье.

Замерзает ли?

При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,101 МПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.

Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед – последняя как раз повышается.

В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.

Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.

Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.

Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.

Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния – переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.

Температура в зависимости от показателя

Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.

Как они взаимосвязаны?

При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении – t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.

Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:

Температура, °С	Давление, мПа
0	0,1
-1	1
-2	30
-3	40
-4	50
-5	60
-10	110
-22	210

Как происходит процесс?

Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.

Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.

Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.

Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.

Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.

Каково давление замерзающей жидкости?

Давление замерзающей воды обусловлено тем, что происходит ее расширение. Однако давление она оказывает и в жидком виде, просто при отрицательных температурах оно увеличивается примерно на 10%.

Как влияет тип воды?

Дистиллированная влага в принципе замерзает медленнее даже при нормальном атмосферном давлении. В отличие от других видов пресной воды, она не содержит сторонних примесей.

В ней отсутствуют ядра кристаллизации, и поэтому она замерзает только при очень низких температурах – эксперименты показали, что при -42°С.

Физики называют такую жидкость переохлажденной. Любопытно, что если постучать по сосуду с такой дистиллированной водой, она практически моментально превратится в лед.

В лабораторных условиях проводились эксперименты, при которых давление увеличивали до очень высоких значений, так что дистиллят замерзал только при -70°С.

Что касается остальных растворов, то здесь, помимо давления, важную роль играет еще и плотность – например, у соленой воды она намного выше.

Но при этом при отрицательных температурах частицы соли как бы выталкиваются. И если растопить многолетний морской лед, то окажется, что он состоит из пресной воды, даже пригодной для питья.

Применение знаний в быту человека

В основном сведения о температуре замерзания воды нужны тем, кто сталкивается с прокладкой водопровода.

Как правило, ее замерзание в таких случаях проходит не на подземном участке трубы, а над поверхностью почвы, и далее идет процесс кристаллизации уже в наземном участке.

Чтобы этого не происходило, поскольку замерзание и расширение воды выводит из строя всю систему и нарушает целостность труб, принимают активные и пассивные меры – от утепления трубы до специально обустроенной системы обогрева.

Но очень важно с самого начала правильно сделать расчеты, подбирая производительность оборудования и диаметр труб таким образом, чтобы создать такое давление, при котором вода не будет замерзать при климатических условиях, характерных для этого региона.

Заключение

Температура замерзания воды под давлением – вопрос более сложный, чем могло бы показаться на первый взгляд. Иногда даже в быту для ее расчета нужно применять громоздкие формулы или готовые таблицы соотношений.

Источник

Как и почему замерзает вода

Вода занимает две третьих земной поверхности и примерно столько же – в организме каждого из нас. Вода повсюду, однако до сих пор не изучена до конца, и даже самые простые ее свойства оставляют множество вопросов. Например, каждый школьник знает, что H2O может быть в трех состояниях: в жидком это вода, в газообразном – пар, и в твердой форме – лед. Но так ли очевиден ответ на вопрос, при какой температуре замерзает вода?

Что влияет на градус замерзания

Представим, что у нас есть идеальная среда с температурой ровно 0°C – общеизвестно, что вода замерзает именно при этом градусе – и в эту среду мы помещаем кусочек льда и воду в жидком состоянии. Что произойдет? Собственно, ничего: вода не замерзнет, а лед не начнет таять. Объяснение в том, что в данной модели нет условий для фазового перехода.

Простыми словами: помимо снижения температуры до определенного градуса, на замерзание воды влияют и другие факторы. Один из них – атмосферное давление, которое создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. И температура замерзания воды находится в прямой зависимости от давления.

Рассмотрим это на примере: чем выше мы поднимаемся над уровнем моря, ниже становится атмосферное давление и тем выше должна быть температура для кристаллизации воды. На высоте в 1000 метров вода замерзает при температуре +2 °C; поднявшись еще на километр, мы увидим, что вода кристаллизируется уже при +4 °C.

Наличие примесей

Также, кроме давления и температуры, на замерзание воды влияет ее состав: в ней в том или ином количестве находятся органические и минеральные частицы, то есть кусочки глины, песка, пыли. Когда температура в окружающей среде снижается до необходимого градуса, вокруг этих частиц образуются кристаллы: кусочки пыли, песка, камня выполняют роль ядрового центра, вокруг которого начинается процесс кристаллизации.

А в дистиллированной (очищенной) воде процесс замерзания протекает иначе: поскольку в ней нет потенциальных ядер кристаллизации, вода может охладиться до минусовой температуры, но не замерзнуть.

Итак, время замерзания воды зависит от таких факторов:

• атмосферное давление в окружающей среде;
• температура воздуха;
• количество жидкости;
• ее химический состав;
• в какой емкости находится H 2 O (или отсутствие емкости).

Феноменальные свойства H 2 O

Приведем еще несколько фактов об удивительном поведении воды:

• При замерзании молекулы воды расширяются, и ее масса становится тяжелей массы льда. Лед, согласно закону Архимеда, выталкивается на поверхность. Таким образом природа закрывает коркой льда водоемы, защищая и сохраняя все живое в их глубинах.
• Горячая вода замерзнет быстрее, чем холодная. Звучит невероятно, но это так. Называется это явление «парадокс «Мпембы». Дело в том, что у горячей воды больше теплоотдача и более высокая насыщенность ядрами кристаллизации.
• В вакууме при 0°C вода сначала закипает, потом одна восьмая ее испаряется, а оставшееся количество замерзает.
• Учеными при лабораторных исследованиях была получена так называемая стеклообразная вода – аморфная твердая субстанция, из которой состоят кометы во Вселенной. Для перехода воды в такое состояние необходимо за считаные миллисекунды понизить температуру до -137 градусов Цельсия.
• Максимальной плотность H 2 O будет при +4°C.

Моментальная заморозка воды – 5 невероятных трюков: Видео

Источник

Вы знаете, при какой температуре вода становится льдом? Нет, это не 0 °C

Принято считать, что вода замерзает при 0 °C, но это не так. Если вода чистая, то в зависимости от условий ее охлаждения она может замерзнуть и при -42 °C.

В чем подвох

Для формирования кристаллов льда требуется основа, которой могут стать те же частички пыли. Когда этого нет, не стоит надеяться, что чистая вода замерзнет при 0 °C .

В качестве так называемых ядер кристаллизации способны выступать не только органические и минеральные частицы, растворенные в воде, но и кое-что другое. Например, пузырьки воздуха, дефекты тары, в которой находится вода, в виде трещин и сколов.

Интересный факт! Горячая вода замерзает гораздо быстрее по сравнению с холодной. Это связано с большим числом ядер кристаллизации у подогретой воды.

Соленая вода

Степень солености воды напрямую влияет на температуру ее замерзания. Чем больше соли, тем дальше от 0 °C должна опуститься отметка на термометре, чтобы вода превратилась в лед.

Например, океанская вода начинает превращаться в лед где-то на отметке -1,9 °C . Отсюда возникает сопутствующий вопрос «А как же рыба?». У тех представителей рыбного мира, что водятся в полярных морях, кровь замерзает при -0,5 °C. Оказывается, их организм производит белки, вбрасываемые в кровь, которые тормозят процесс кристаллизации.

Справка! Практически полное отсутствие примесей наблюдается в дистиллированной воде. В связи с чем она начинает замерзать только с отметки -42 °C.

Источник

Как долго замерзает вода?

Сколько времени нужно чтобы вода замерзла?

Если берем -3, то при -3 градусах по Цельсию вода, ввиду своих химических и физических особенностей будет превращаться в лёд за 2-3 часа. Этот довольно немаленький промежуток времени образуется исходя из не слишком низкой для мгновенного превращения воды в лёд температуры.9 мая 2020 г.

Как быстро сделать лед в морозилке?

Надо налить воду в емкость для получения льда и поставить в морозильник. Когда вода начнет подмерзать , в каждую ячейку или отделение емкости бросьте по 1-2 крупинки соли, и вода, практически пресная, замерзнет быстрее, несмотря на то что соленая вода замерзает дольше. Странно, но это так.9 мая 2020 г.

Как ускорить замерзание воды?

С помощью небольшой хитрости, вы сможете значительно ускорить процесс замерзания жидкости. Когда ее температура уже будет подходить к 0 градусов, бросьте в емкость несколько крупинок крупной поваренной соли. Масса соли в таком случае будет слишком низкой, но ее крупинки послужат инициаторами для кристаллизации воды.

Какая вода замерзает быстрее?

Горячая вода быстрее испаряется из контейнера, уменьшая тем самым свой объём, а меньший объём воды с той же температурой замерзает быстрее. В герметичных контейнерах холодная вода должна замерзать быстрее (Мпемба и Осборн утверждали, что установили, что испарение не является существенным фактором).

Сколько времени нужно чтобы вода замерзла в морозилке?

Пол-литровую бутылку необходимо поместить в морозильную камеру, температура в которой около -15 – 18 градусов. Когда спустя полтора-два часа вы достанете бутылку, вода в ней по-прежнему будет находиться в жидком состоянии, но ее температура будет значительно ниже нуля.9 мая 2020 г.

Сколько градусов нужно чтобы вода замерзла?

Считается, что при нормальном давлении и наличии небольшого количества примесей вода начинает переходить в состояние льда при 0 градусов. Но если изменить эти условия, то изменится и температура кристаллизации воды. Так, например, очищенная дистиллированная вода замерзает при температуре от -10 градусов и ниже.

Сколько по времени делается лёд в морозильнике?

Сколько времени замерзает вода в морозилке при минус 3 градусах? Если берем -3, то при -3 градусах по Цельсию вода, ввиду своих химических и физических особенностей будет превращаться в лёд за 2-3 часа.9 мая 2020 г.

Как заморозить лед в морозилке?

Чтобы сделать домашний лед без пузырьков внутри, придется замораживать воду в пару заходов: сначала налить только на дно (слой 1-2 см), после застывания долить до половины формы, оставить на пару часов в морозильнике, влить оставшуюся воду и подождать до полной заморозки.

Как быстро заморозить воду?

Есть два способа моментального превращения воды из бутылки в лед. Нужно поставить бутылку с водой в морозильник ровно на 2 часа 45 минут, при этом температура воды опустится ниже нуля градусов по Цельсию. Затем вы аккуратно достаете воду из морозильной камера, но холодная, но не успела превратиться в лед.

Что будет если заморозить воду в стеклянной бутылке?

Если заморозить воду в бутылке, то масса воды не изменится, а вот объем увеличится на 9 %. Бутылка, если она стеклянная, лопнет, а если пластмассовая – тоже станет немного больше, потому что лед, расширяясь, постепенно будет давить на стенки изнутри. Это объясняется тем, что, замерзая, молекулы воды кристаллизируются.

Как быстро заморозить воду с помощью соли?

Надо налить воду в емкость для получения льда и поставить в морозильник. Когда вода начнет подмерзать , в каждую ячейку или отделение емкости бросьте по 1-2 крупинки соли, и вода, практически пресная, замерзнет быстрее, несмотря на то что соленая вода замерзает дольше.

Как замерзает дистиллированная вода?

Дистиллированная вода замерзает при -42℃

Поэтому образование льда в такой воде происходит только при температуре -42 градуса. Современным ученым удалось настолько очистить воду, что она начинала мерзнуть только при температуре -70 градусов Цельсия.

Какая вода нагревается быстрее горячая или холодная?

Соответственно, факт того, что горячая вода замерзает быстрее холодной НЕ означает, что холодная закипит быстрее. Горячая вода закипит тоже быстрее (потребуется затратить меньше тепла для разогрева).20 мая 2018 г.

Какая вода быстрее превратится в лед?

Горячая вода замерзнет быстрее холодной, хотя по логике вещей, первой должна была превратиться в лед холодная вода: ведь горячей воде надо сначала остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, в то время как холодной воде остывать не надо. Почему же так происходит?

Источник