Эксперимент с дистиллированной водой

Занимательная наука: 7 экспериментов по физике и химии, которые можно поставить зимой на улице

Мороз в кружке

Что проверяем
Как происходит поглощение тепла.

Что понадобится
Железная кружка, соль, вода, блюдце, прихватка или варежки.

В кружку положите снег. В блюдце налейте немного воды, поставьте на него кружку. Затем поверх снега насыпьте 2 столовых ложки соли, перемешайте. Подождите 2 минуты и попробуйте поднять кружку — вы увидите, что блюдце примёрзло к ней. Будьте осторожны: не беритесь за кружку голыми руками, наденьте варежки или используйте прихватки, поскольку в этот момент посуда остынет до –20°!

Почему? Из-за соли температура плавления снега понизится, он начнёт быстро таять, забирая энергию у воды в блюдце. Вода же в этот момент поменяет свой порядок молекул и превратится в лёд.

Мгновенное замерзание

Что проверяем
Как происходит процесс кристаллизации.

Что понадобится
2 бутылки дистиллированной воды — она продаётся в автомагазинах или в отделе бытовой химии, мороз от –10° до –25°, кубик льда.

Как проверяем
Бутылки с чистой дистиллированной водой оставьте на ночь на морозе. Наутро вы увидите, что вода так и не замёрзла. Аккуратно возьмите одну бутылку и резко встряхните её или ударьте по ней. Вода мгновенно превратится в лёд.

Профи для любой задачи

Аккуратно возьмите вторую бутылку и откройте крышку. Разломайте кубик льда на небольшие кусочки и бросьте их в дистиллированную воду. Вы увидите, как пройдёт волна замерзания воды от горлышка до самого дна, словно эффект в фантастическом фильме.

Как мы знаем, при нуле градусов вода замерзает и превращается в лёд. Однако чистая дистиллированная вода в закрытой бутылке способна не замерзать даже при –20°. Весь секрет в том, что в ней отсутствуют примеси, которые могут выступать в качестве центров кристаллизации. При внешнем вмешательстве запускается цепная реакция образования льда: каждый новый кристаллик выстраивается на поверхности предыдущего.

Соль против воды

Что проверяем
Замерзание растворов и растворителей.

Что понадобится
Две литровые пластиковые бутылки, вода, соль.

Возьмите две бутылки и заполните каждую водой наполовину. В одну из бутылок добавьте 2–3 столовых ложки соли, хорошенько перемешайте раствор. Затем вынесите бутылки на улицу, оставьте на час: обычная вода замёрзнет, а солёная нет. Закон такой: растворы замерзают при более низкой температуре, чем растворитель. Чем больше будет концентрация соли, тем ниже должна быть температура, при которой раствор замёрзнет.

Удивительные жидкости

Что проверяем
Замерзание различных жидкостей.

Что понадобится
3 пластиковых стаканчика, вода, молоко, ацетон.

Три разных жидкости налейте в пластиковые стаканчики и оставьте на морозе на ночь. Стаканчик с ацетоном обязательно накройте крышкой, так как это вещество имеет резкий запах и ядовито.

Наутро вы обнаружите, что молоко и вода замёрзли, а ацетон не изменился вовсе. Верните жидкости в тепло, и вы увидите, что при комнатной температуре молоко расслоится и, возможно, даже свернётся.

Так мы можем сделать вывод, что температура замерзания или плавления веществ зависит в первую очередь от их природы. Например, молоко — это сложная смесь жира и воды. Оно на 90% состоит из воды, поэтому легко замерзает на морозе. Но после размораживания вода и жир расслаиваются, белок разрушается и превращается в хлопья, из-за этого молоко сворачивается.

Переменчивая бутылка

Что проверяем
Зависимость объёма газа от температуры.

Что понадобится
Пластиковая бутылка с крышкой.

Как проверяем
Возьмите пустую пластиковую бутылку, плотно закройте крышкой и вынесите на мороз. Она сожмётся. Так вы увидите в действии закон Авогадро: при постоянном давлении объём газа уменьшается из-за понижения температуры. Когда вы снова зайдёте домой, бутылка вернётся в исходную форму, потому что в помещении температура повысится и газ расширится.

Куда пропал снег?

Что проверяем
Взаимосвязь плотности вещества и массы.

Что понадобится
Стакан, снег, весы.

Возьмите стакан и плотно наполните снегом до самого края. Взвесьте стакан и запишите данные. Подождите, пока снег растает. Затем сравните объём и массу получившейся жидкости с первоначальным объёмом и массой снега. Что мы увидим: объём уменьшился, но масса не изменилась. Делаем вывод, что плотность снега меньше плотности воды.

Ледяное чудо

Что проверяем
Процесс кристаллизации.

Что понадобится
25 г аптечного глицерина, 50 г шампуня или жидкого мыла, 150 мл кипячёной талой или дистиллированной воды, снег.

Как проверяем
Приготовьте мыльные пузыри, смешав глицерин, шампунь и воду. Когда температура за окном будет от –3 до –7°, выйдите на улицу и выдуйте пузырь. Вы увидите, что он не замерзает на таком слабом морозе.

Теперь выдуйте ещё один пузырь и бросьте сверху щепотку снега. Снежинки соскользнут на дно пузыря, и в этом месте начнётся кристаллизация мыльной плёнки. Также можно положить пузырь на снег — примерно через полминуты он превратится в ледяной шарик.

Процесс кристаллизации начинается легче и быстрее, если есть „затравка“ — группа молекул, уже сцепленных определённым образом. По такому принципу, например, происходит рост кристалла в соляном растворе. В нашем случае такой затравкой служит снег — при его добавлении мыльный пузырь замерзает прежде, чем успеет лопнуть

Источник

Как происходит замерзание дистиллированной воды, при какой температуре?

Существующая точка зрения о том, что дистиллированная вода не замерзает даже при минусовой температуре, не совсем верна. Процесс замерзания несколько отличается от аналогичного процесса, происходящего с обычной водой.

Замерзание такого состава зависит от ряда факторов. Имеет значение, в каких условиях находится дистиллированная вода. Также важно следовать рекомендациям в ситуациях, когда дистиллят нужно использовать, но он замерз.

Может и должна ли замораживаться?

Дистиллированная вода может замерзнуть. Но этот процесс начинает происходить при более низкой температуре.

Если в обычной воде кристаллы льда появляются уже при 0 0 С, то дистиллят замерзает только при твердом минусе.

В неочищенной воде имеются соли с прочими примесями. Из-за них в такой воде много центров кристаллизации. Дистиллированный раствор практически не имеет центров кристаллизации.

В такой среде нет посторонних примесей, за счет которых вода быстрее перейдет в твердую форму. Но при дальнейшем снижении температуры даже идеально очищенная смесь все равно замерзнет.

Почему существует утверждение, что дистиллят не превращается в лед?

Данное мнение основывается на свойствах такого состава. В нем отсутствуют примеси. Именно из-за них простая вода замерзает уже при 0 0 С. Поскольку в очищенных растворах примесей не имеется, то считается, что они могут оставаться в жидком состоянии даже при минусе.

От каких факторов зависит температура кристаллизации?

Температура замерзания стерильного раствора зависит от следующих факторов:

• наличие посторонних примесей;
• концентрация посторонних включений;
• условия внешней среды, в которых находится очищенная смесь.

Играет роль внешнее воздействие на тару с дистиллированной водой. Даже стерильный раствор при добавлении в него небольшого количества посторонних примесей начнет быстро кристаллизоваться даже при слабом минусе.

Отличие в заморозке дистиллята от обычной воды

Замораживание дистиллята отличается от заморозки простой воды более низкой точкой замерзания. Чем состав чище, тем ниже температура потребуется ему для полного превращения в лед. Водопроводная вода превратится в лед уже при 0 0 С.

Отличие также кроется в центрах кристаллизации. В очищенной воде их нет из-за отсутствия в ней примесей. В обычной воде таких центров кристаллизации очень много. По этой причине она быстрее охлаждается.

Замораживание обычной воды происходит быстрее, чем дистиллированной.

Очищенный состав кристаллизуется более длительное время. Фрагменты льда в такой воде формируются постепенно.

Обычная вода покрывается льдом по всей поверхности. Замораживание начинается снизу и движется вверх. В дистилляте этот процесс идет сверху вниз.

Температура превращения в лед

Скорость превращения очищенной воды в лед зависит от условий, в которых она находится. Дистиллированная смесь, находящаяся на улице и внутри аккумулятора машины, замерзает при разной температуре. В двух указанных случаях отмечается разная точка замерзания.

На улице

В уличных условиях очищенный состав кристаллизуется довольно быстро. На открытом воздухе нет факторов, препятствующих быстрому переходу раствора в состояние льда.

Качественный дистиллят на улице может замерзнуть при -10 0 С. Это значение является точкой замерзания. Но часто имеющиеся в продаже составы превращаются в лед при температурном режиме от -1 до -5 0 С.

В аккумуляторе

Поскольку в данном случае очищенная вода находится внутри аккумуляторной батареи, то процесс ее замерзания будет происходить медленнее. Но это касается случаев, если дистиллят заливается в прогретый аккумулятор. Он остывает медленно. При слабом минусе дистиллят внутри него не успеет заморозиться.

Как происходит процесс?

Процесс происходит следующим образом:

1. Состав при снижении температуры охлаждается все больше.
2. При достижении точки замерзания пространство между молекулами увеличивается.
3. В верхней части емкости сначала формируется ледяная шапка, которая начинает расти вниз.
4. Замораживание идет сверху вниз, пока не доходит до дна емкости.

В процессе замораживания объем дистиллированной смеси становится больше почти на 10%.

Что делать, при замерзании?

В обычных условиях заморозка дистиллята не создает проблем. Замерзший состав необходимо поставить в отапливаемое помещение и подождать.

Когда он оттает и достигнет комнатной температуры, его можно продолжить использовать по назначению. Свойства такого раствора не изменятся.

Не следует ускорять размораживание дистиллированной воды. Нельзя ее нагревать. При данном процессе раствор перестанет быть чистым. В него попадут посторонние примеси из тары, в которой он нагревается.

Если дистиллят замерз внутри аккумулятора, то необходимо предварительно снять его с автомобиля и положить в теплое помещение. Батарея должна оттаять сама при комнатной температуре.

Нельзя нагревать ее или включать в процессе размораживания. После обязательно требуется проверить состояние пластин батареи.

Дистиллят в состоянии льда из-за своего расширения может повредить их, приведя в негодность весь аккумулятор.

Только после тщательной проверки батареи можно устанавливать ее обратно на автомобиль и продолжать им пользоваться. Часто замерзшая дистиллированная вода в аккумуляторе является причиной его поломки. В таких ситуациях дистиллят сливается, а батарея либо отдается в ремонт, либо заменяется на новую.

Заключение

Дистиллированная вода способна к замораживанию, но при более низких температурных показателях, чем обычная вода. Это обусловлено отсутствием в ней примесей и центров кристаллизации.

Качественный дистиллят замерзает при -10 0 С. Очищенные растворы могут начать замерзать и при более низких температурных режимах. В лабораторных условиях такие составы могут превратиться в лед только при -42 0 С.

На улице раствор замерзает быстрее, чем внутри аккумуляторной батареи. Но если аккумулятор в машине не прогрет, то внутри него очищенная вода может замерзнуть даже при -3 0 С. Замерзшую дистиллированную воду можно разморозить и продолжить использовать.

Источник

Как почувствовать себя волшебником — мгновенная заморозка воды

Кто из нас в детстве не увлекался фокусами? Детство проходит, но вера в чудеса остается. Нехитрые приготовления, и вот вы уже творите настоящее волшебство. Немного научных знаний, ловкость рук и, главное, никакого мошенничества. Предлагаем вам поучаствовать в эксперименте, ход которого очень прост.

Процесс, который запечатлен на видео, называется мгновенной заморозкой воды. Для эксперимента вам понадобится очищенная вода. Конечно, дистиллированную воду достать проблематично, но для нашего случая вполне подойдет очищенная питьевая вода, которая продается в магазине. 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. Почему же она не замерзает? Все дело в том, что она не содержит в себе примесей, необходимых для кристаллизации льда и может находиться при температуре до минус 40 градусов в жидком состоянии. То есть она уже остыла и готова замерзнуть, но у нее нет для этого подходящих центров кристаллизации, вокруг которых происходит образование льда.

А вот с обычной пресной питьевой водой, содержащей, как правило, растворенные соли, такой трюк не получится. Она начнет замерзать уже в морозильной камере.

Но что же происходит, когда мы достаем бутылку из холода? Как показано на видео, экспериментатор встряхивает бутылку или прикасается к воде кусочком льда. От механического воздействия или соприкосновения с кристаллами льда переохлажденная вода начинает прямо на глазах превращаться в лед. Вода обретает тот самый недостающий центр кристаллизации и, поскольку ее температура значительно ниже нуля градусов, запускается цепная реакция — кристаллики льда пристраиваются друг к другу и постепенно заполняют собой весь объем бутылки.

Обязательно попробуйте сделать такое со своими друзьями или удивите детей! Это очень эффектный эксперимент, а главное, легко выполнимый в домашних условиях.

Источник