Если вода замерзает ее масса изменится

Почему вода расширяется при замерзании?

Когда вода замерзает, ее молекулы выстраиваются в кристаллическую структуру, тем самым приобретая определенную форму. Эта кристаллическая структура менее плотная, и поскольку между отдельными молекулами в структуре есть промежутки, общий объем увеличивается, и вода «расширяется».

С беглого взгляда фраза «вода расширяется, когда она замерзает» может не иметь смысла, потому что в жидкой форме вода не имеет определенной формы или очертаний и поэтому, кажется, занимает больше места. Кроме того, когда вода замерзает, она принимает четко определенную форму, которая кажется совершенно противоположной «расширению».

Действительно ли вода расширяется при замерзании?

Да, вода расширяется при замерзании. Обратите внимание, что слово «расширяется» в этом предложении означает увеличение объема. Поэтому технически правильно было бы сказать так: объем воды увеличивается при замерзании.

Это утверждение является точным, и вы можете проверить его правомерность с помощью простого эксперимента: если вы снизите температуру воды, вы заметите, что объем воды уменьшается, поскольку она становится все более и более «нетронутой».

Вы можете обратиться к следующей диаграмме, чтобы представить эту зависимость графически:

Обратите внимание, что объем воды начинает увеличиваться при понижении температуры ниже 4 градусов Цельсия.

Теперь давайте поговорим о том, почему увеличивается объем воды или почему она расширяется, когда замерзает и достигает твердой формы.

Почему объем воды увеличивается, когда она замерзает?

Это явление связано с химическим составом воды. Видите ли, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Расположение этих атомов совершенно уникально, что придает воде некоторые особые свойства, такие как высокая теплоемкость воды, поверхностное натяжение, адгезия и когезия.

Является ли вода полярной или неполярной?

Химическая структура молекулы воды.

Такое расположение молекулы воды создает положительно заряженную сторону возле атомов водорода и отрицательно заряженную сторону возле атома кислорода.

Когда две молекулы воды сближаются, положительная сторона одной молекулы цепляется за отрицательную сторону другой молекулы. Когда это происходит в больших масштабах (т.е. с миллионами молекул воды), получается уникальная структура, которая объясняет некоторые химические свойства воды.

В жидком состоянии молекулы воды могут свободно перемещаться, образуя и разрывая водородные связи, что объясняет неправильную форму воды (или любой другой жидкости, если на то пошло). Некоторые молекулы воды часто «уложены» друг на друга, что объясняет более высокую плотность воды по сравнению со льдом.

Расположение молекул воды в жидком состоянии.

Однако по мере снижения температуры и охлаждения воды межмолекулярные силы увеличиваются, свобода движения молекул воды уменьшается, и они становятся все менее энергичными (с понижением температуры).

Когда вода достигает точки замерзания, движение ее молекул становится незначительным, и они приобретают более определенную форму, располагаясь в виде шестигранных решеток.

Ниже приведен упрощенный вариант расположения молекул воды в кристаллической форме во льду:

Расположение молекул воды в твердой форме.

Это кристаллическое расположение молекул воды менее плотное, поскольку оно не позволяет молекулам скапливаться (как это происходит в жидкой форме) из-за более сильных межмолекулярных сил.

Такое расстояние между молекулами и их фиксация в таком положении увеличивает объем воды, поэтому говорят, что вода расширяется при замерзании.

Почему лед плавает по воде

Вода расширяется, когда становится льдом, и, поскольку объем обратно пропорционален плотности вещества, лед менее плотен, чем вода. По этой причине лед, вещество, которое кажется более тяжелым, чем его жидкая форма, плавает на воде.

Если бы вода не расширялась при замерзании, лед был бы плотнее воды. Подумайте о влиянии на экосистему планеты! Лед на поверхности озер, морей и океанов утонет, и эти водоемы будут постепенно заполняться снизу вверх. С замерзшими озерами и океанами на Земле не было бы водной жизни.

С этой точки зрения очень хорошо, что вода расширяется в твердой форме!

Источник

Если вода замерзает ее масса изменится

Выкиньте свой гугл.

При замораживании продукции уменьшается ее удельный вес в результате увеличения объема льда по сравнению с водой, усиливается яркость окраски в результате изменения оптических характеристик при кристаллизации льда, изменяются теплоемкость, теплопроводность и температуропроводность замороженных продуктов.

Масса продуктов во время замораживания несколько уменьшается вследствие испарения из них воды. Так как кроме экономического аспекта вопроса потеря массы довольно сильно влияет на качество продуктов и производительность морозильного оборудования, необходимо коротко остановиться на закономерностях, происходящих при замораживании весовых потерь.

Общий закон изменения массы записывается так:

где AS — количество теряемой за час воды, г/ч; А — поверхность продуктов, м2; ра — давление водяных паров при температуре поверхности продуктов, Па или ммрт. ст. ; ф — относительная влажность воздуха; р — давление насыщенных водяных паров при температуре окружающей среды, Па или ммрт. ст. ; (3 — коэффициент испарения воды, г/(м2 ч ммрт. ст. ) или г/(м2 ч Па) .

Величину многих переменных этой формулы установить довольно трудно. Так, для расчета рп нужно знать температуру поверхности продуктов и равновесное относительное влагосодержание. Значение коэффициента испарения также неопределенно и зависит от условий охлаждения.

По закону Льюиса частное от деления коэффициента тепло передачи на коэффициент испарения не зависит от температуры:

«Быстрое замораживание пищевых продуктов» ,
Э. Алмаши, Л. Эрдели, Т. Шарой

Источник

ГДЗ Тема 9 Задание №190 Физика 7-9 класс А.В.Перышкин Если вода замерзнет, ее масса изменится?

Привет всем! Туговато как-то идет с решением…помогите плиззз…
Если вода замерзнет, ее масса изменится?

Привет! Думай больше, и не будет так туго J Но ответ все равно держи;))
Не изменится.

Привет, есть варианты, как ответить на вопрос.
На рисунке изображен деревянный брусок, плавающий в двух разных жидкостях. В ( Подробнее. )

Привет. Выручайте с ответом по физике…
Поплавок со свинцовым грузилом внизу опускают
сначала в воду, потом в масло. В обоих ( Подробнее. )

Привет всем! Нужен ваш совет, как отвечать…
Изобразите силы, действующие на тело, когда оно плавает на поверхности жидкости. ( Подробнее. )

Хочется узнать, когда собираются сократить иностранные языки в школе? Какой в итоге оставят? ( Подробнее. )

Источник

Изменится ли, и как, вес 1000,000 г воды, если ее заморозить?

Задача встретилась в книге по физике. Нули я добавил, чтобы указать на возможность малых изменений. Считать, что и исходная вода, и образовавшийся лед находятся при одной температуре (нулевой).

Если верить известному нам со школы Закону Сохранения Массы, то вес воды при её переходе в различные агрегатные состояния меняться не должен. Разумеется, при условии что все измерения проводятся корректно.

Ну и уж чтобы совсем корректно проводить ну о-о-о-очень малые измерения, необходимо чтобы при заморозке и разморозке центр тяжести объёма воды не менял вертикальную координату относительно центра Земли.

Поскольку температура исходной воды (и воздуха) и температура до какой температуры охлаждён лёд (и воздух) при замораживании, не указаны, то в зависимости от того, какие температуры принять, результаты будут разными. Рассмотрим ситуацию, например при +20°С и при -30°С.

При +20°С плотность воды 998,204 кг/м^3, воздуха — 1,205 кг/м^3.

При -30°С плотность льда 920,0 кг/м^3, а воздуха — 1,453 кг/м^3.

Поскольку в условии указана масса воды (1000,0000 граммов), то объём воды при 20°С был равен 1,0000/998,204=0,001­ 001763 м^3, и вес воды (с учётом силы Архимеда)

был равен 0,001001763*(998,204­ -1,205)=0,998792875 кг.

Объём 1000,000 г льда при -30°С равен 0,001086957 м^3, а вес льда (с учётом силы Архимеда) будет равен 0,001086957*(920,0-1­ ,453)=0,998420652 кг. Таким образом разница в весе составляет всего 0,998420652-0,998792­ 875=0,000372223 кг (372 мг) или (0,000372223/0,99879­ 2875)*100=0,037 %.

Удельная теплоемкость воды при температуре 0,1°С равна 4217 Дж/(кг*град), а при температуре 20°С — 4183 Дж/(кг*град). В интервале 0. 20°С, можно принять среднее значение 4200 Дж/(кг*град).

При остывании 50 г воды до 0°С выделится 4200*0,05*20=4200 Дж тепла.

Удельная теплоемкость льда при температуре 0°С равна 2050 Дж/(кг*град), а при температуре -50°С — 1751 Дж/(кг*град). Принимаем среднее значение 1900 Дж/(кг*град). На нагревание 50 г льда до 0°С требуется 1900*0,05*50=4750 Дж тепла. Значит «недостающие» 4750-4200=550 Дж тепла нужно «добрать» за счёт замерзания части воды. Удельная теплота плавления льда равна 335 кДж/кг. Значит замёрзнет 550/335=1,64 г воды. В итоге получится 51,64 г льда и 48,36 г воды при температуре 0°С.

Проводимость льда значительно меньше, чем у жидкой воды и составляет при околонулевых температурах примерно 10^-10 См/см. Природа электропроводности льда, во всяком случае, при относительно высоких температурах, ионная. Таким образом, лед является довольно скверным изолятором, сравнимым по своим изоляционным свойствам с деревом или текстолитом. Следует учитывать, что при температурах выше -20 градусов на поверхности льда существует пленка жидкой воды, создающая значительную поверхностную проводимость. Если лед не из воды высочайшей степени очистки, а из природной или водопроводной воды, то в его толще имеются прослойки и каналы из рассола, обладающего высокой проводимостью, и полагаться на изоляционные свойства такого льда ни в коем случае нельзя.

Источник

Вода при замерзании расширяется или сжимается: простая физика

Многие юные почемучки задаются вопросом: при замерзании вода расширяется или сжимается? Ответ следующий: с приходом зимы вода начинает свой процесс расширения. Почему это происходит? Это свойство выделяет воду из списка всех остальных жидкостей и газов, которые, наоборот, сжимаются при охлаждении. В чем заключается причина такого поведения этой необычной жидкости?

Физика 3 класса: вода при замерзании расширяется или сжимается?

Большинство веществ и материалов увеличиваются в объеме при нагревании и уменьшаются при охлаждении. Газы этот эффект показывают более заметно, но различные жидкости и твердые металлы проявляют такие же свойства.

Одним из наиболее ярких примеров расширения и сжимания газа является воздух в воздушном шаре. Когда мы выносим воздушный шар на улицу в минусовую погоду, то шар сразу уменьшается в размерах. Если мы шар вносим в отапливаемое помещение, то он сразу же увеличивается. А вот если мы внесем воздушный шар в баню — он лопнет.

Молекулы воды требуют больше места

Причиной тому, что происходят эти процессы расширения и сжатия различных веществ, являются молекулы. Те из них, которые получают больше энергии (это происходит в теплом помещении), двигаются намного быстрее, чем молекулы, находящиеся в холодном помещении. Частицы, которые имеют большую энергию, сталкиваются намного активнее и чаще, им необходимо больше места для движения. Чтобы сдержать то давление, которое оказывают молекулы, материал начинает увеличиваться в размерах. Причем это происходит достаточно стремительно. Итак, вода при замерзании расширяется или сжимается? Почему это происходит?

Вода не подчиняется этим правилам. Если мы начинаем охлаждать воду до четырех градусов Цельсия, то она уменьшает свой объем. Но если температура продолжает падать, то вода вдруг начинает расширяться! Существует такое свойство, как аномалия плотности воды. Это свойство возникает при температуре в четыре градуса Цельсия.

Теперь, когда мы выяснили, расширяется или сжимается вода при замерзании, давайте узнаем, как вообще возникает эта аномалия. Причина таится в частицах, из которых она состоит. Молекула воды создана из двух атомов водорода и одного — кислорода. Формулу воды все знают еще с начальных классов. Атомы в этой молекуле притягивают электроны по-разному. У водорода создается положительный центр тяжести, а у кислорода, наоборот — отрицательный. Когда молекулы воды сталкиваются друг с другом, то атомы водорода одной молекулы переходят на атом кислорода совершенно другой молекулы. Этот феномен называется водородной связью.

Воде нужно больше места при ее охлаждении

В тот момент, когда начинается процесс формирования водородных связей, в воде начинают возникать места, где молекулы находятся в том же порядке, что и в кристалле льда. Эти заготовки называются кластерами. Они не прочны, как в твердом кристалле воды. При повышении температуры они разрушаются и меняют свое местоположение.

Во время процесса охлаждения воды начинает стремительно увеличиваться количество кластеров в жидкости. Они требуют больше пространства для распространения, вследствие этого вода и увеличивается в размерах после достижения своей аномальной плотности.

При падении столбика термометра ниже нуля кластеры начинают превращаться в мельчайшие кристаллы льда. Они начинают подниматься вверх. Вследствие всего этого вода превращается в лед. Это очень необычная способность воды. Данный феномен необходим для очень большого количества процессов в природе. Мы все знаем, а если не знаем, то запоминаем, что плотность льда незначительно меньше плотности прохладной или же холодной воды. Благодаря этому лед плавает на поверхности воды. Все водоемы начинают замерзать сверху вниз, что позволяет спокойно существовать и не замерзать водным обитателям на дне. Итак, теперь мы в подробностях знаем о том, расширяется или сжимается вода при замерзании.

Интересный феномен

Горячая вода замерзает быстрее холодной. Если мы возьмем два одинаковых стакана и нальем в один горячей воды, а в другой столько же холодной, то мы заметим, что горячая вода замерзнет быстрее, чем холодная. Это не логично, согласитесь? Горячей воде нужно остыть, чтобы начинать замерзать, а холодной этого не нужно. Как объяснить данный факт? Ученые по сей день не могут объяснить эту загадку. Данный феномен имеет название «Эффект Мпембы». Открыт был в 1963 году ученым из Танзании при необычном стечении обстоятельств. Студент хотел сделать себе мороженое и заметил, что горячая вода замерзает быстрее. Об этом он поделился со своим учителем физики, который сначала не поверил ему.

Источник