Температура при которой кристаллизируется вода

5 аномальных фактов о воде

Несмотря на простую химическую формулу, вода — вещество с очень необычными свойствами. Она таит в себе множество загадок, которые порой не под силу разгадать даже ученым.

Перед вами пять наиболее интересных фактов о воде.

1. Горячая вода замерзает быстрее холодной

Возьмем две емкости с водой: в одну нальем горячую, а в другую — холодную воду, и поместим их в морозильную камеру. 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?

В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.

К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.

Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.

Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.

2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание

Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.

Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.

Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.

Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.

3. «Стеклянная» вода

Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.

Помните разговор про сверхохлажденную воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед.

Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры?

При -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.

4. Квантовые свойства воды

На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.

Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10 -18 секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула воды вместо H2O, становится H1.5O!

5. Есть ли у воды память?

Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды.

Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.

Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.

Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.

Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.

Источник

Температура замерзания воды

Подпишитесь и получайте дополнительные скидки

Температура замерзания воды

Эффект «стекловидной» воды

Всем известно, что вода кипит при 100 °С, а замерзает при 0 °С. Но не все так однозначно. Оказывается, чистая вода, впрочем, и морская тоже, при нуле не замерзает.

Если очень медленно охладить очень чистую воду (в идеале для такого эксперимента нужна дистиллированная), она будет оставаться жидкой при очень низких температурах. В таком промежуточном между льдом и водой состоянии структура вещества становится «стекловидной». Длится это состояние недолго. Если в такую переохлажденную воду попадет небольшой кусочек льда, пылинка или снежинка, по всему объему мгновенно прорастут длинные кристаллы льда.

Секрет тут в особенностях кристаллизации, в примесях солей или других веществ. Именно они становятся «ядром», вокруг которого строится кристаллическая решетка. Разный состав определяет разную температуру замерзания. Ученые обнаружили, что вода может оставаться жидкой даже при переохлаждении до -48 °С при условии, что она идеально чистая, без солей и минералов. Если же в воде есть тяжелые металлы, то она начнет замерзать уже при +3,8 °С.

Эффект Мпембы

Вода преподносит и другие сюрпризы. Оказывается, при определенных условиях горячая вода замерзнет быстрее, чем изначально холодная. Этот факт замечали Аристотель и Рене Декарт, но название «эффект Мпембы» парадокс получил по имени танзанийского школьника Эрасто Мпембы, который в 1963 году обнаружил его при замораживании мороженого.

Парадоксально и то, что ученые до сих пор затрудняются найти единое объяснение этому феномену. Предположений много:

• разница температур в теплообмене;
• испарение (горячая вода испаряется быстрее);
• конвекция (эффект аномалии плотности);
• газы, которые растворены в воде;
• теплопроводность.

Все эти факторы проверяются в ходе исследований и экспериментов, но единого верного ответа и решения парадокса Мпембы современная наука пока что не дает. Зато эффект этот имеет широкое практическое применение в кулинарном деле.

Как заморозить воду

Особенности кристаллизации воды широко используются при ее очистке и смягчении. Вместо долгого кипячения, делающего воду мертвой, и отстаивания, которое позволяет избавиться лишь от хлора и газов, для получения идеально чистой воды существует технология вымораживания.

Вода, которая течет из крана, содержит не только грязь и ржавчину из труб, но соли, металлы, хлор, ненужные примеси, их можно убрать способом заморозки-разморозки, получив в итоге полезную талую воду. Этим способом можно очищать воду в домашних условиях, но есть ряд неудобств:

• необходима морозильная камера с низкими температурами;
• степень замерзания воды нужно постоянно контролировать;
• получается не более 60% чистой воды на выходе;
• для лучшего эффекта замораживать желательно не менее пяти литров воды.

Конечно, если у человека есть время, желание и возможность очищать воду вымораживанием дома, это неплохо. Но промышленные технологии куда точнее и эффективнее, используют методы шоковой и медленной заморозки по Лабзе, Муратову, Маловичко. В условиях жизни большого города и офисной работы, требующей концентрации и полного рабочего дня, тратить драгоценное время на длительные процедуры с домашней морозилкой нерационально. Надежнее поставить в офисе хороший кулер для воды с охлаждением и организовать постоянную доставку чистой воды прямо в офис. На нашем сайте можно найти телефоны доставки воды.

Источник

Почему кристаллизуется вода

Нашу планету по праву можно называть водным миром, ведь две трети поверхности занято именно водой. Кроме того, человек на 80% состоит из воды. Она повсюду и участвует во всех процессах. Мы все знаем, что вода может существовать в трех ипостасях — жидком, газообразном и твердом виде. Однако эти простые истины не очень хорошо изучены. Например, кто скажет, при какой температуре замерзает вода?

Градус замерзания воды: так ли всё очевидно?

Общеизвестно, что вода превращается в лед при температуре 0 градусов Цельсия. Но возьмем для опыта емкость с жидкостью приблизительно остуженной до этой температуры и опустим в неё кусочек льда. Что случится? Собственно ничего — вода не замерзнет, а лед не растает. Причина проста. Для таяния или кристаллизации не созданы условия, то есть, по-научному, нет фазового перехода.

Это означает, что для замерзания воды требуется не только низкая температура, но и ряд дополнительных факторов. Одним из существенных условий является атмосферное давление. Температура кристаллизации жидкости имеет прямую зависимость от столбика барометра. Например, на высоте 1-2 км, вода замерзнет уже при +2… +3 градусах Цельсия.

• 

Примеси и процесс замерзания воды

Состав жидкости, также как и давление воздуха, оказывает влияние на физические процессы кристаллизации. Наличие в составе органики и неорганики — молекул песка, минеральных частиц, пыли, заставляет воду быстрее замерзать. Вокруг этих веществ быстрее образуются ледяные кристаллы.

В дистилляте — очищенной от примесей воде — процесс кристаллизации может не начаться даже при минусовой температуре. В составе нет потенциальных ядер, вокруг которых образовывались бы льдинки. Однако если емкость имеет трещины или сколы, то они могут выступить в роли центров кристаллизации.

Таким образом, скорость замерзания воды зависит от нескольких факторов:

• Атмосферное давление воздуха
• Начальная температура жидкости
• Количество воды
• Химический состав
• Наличие емкости или её отсутствие.

Уникальные свойства воды

Ученые установили еще несколько феноменальных фактов про Н2О:

• При кристаллизации молекулы воды расширяются, а их масса становится тяжелее льда. Именно поэтому лед и выталкивается на поверхность.
• Горячая вода замерзает быстрее холодной — парадокс Мпембы. Это объясняется тем, что у горячей воды выше теплоотдача, значит, насыщенность ядрами кристаллизации выше, чем у холодной.
• При нулевой температуре в вакууме, вода закипает и около 1/8 части её удаляется, после чего оставшийся объем замерзает.
• Ученым удалось получить стеклообразную воду — аморфную субстанцию, из которой состоят кометы в космосе. Чтобы получить это вещество пришлось за доли миллисекунд понизить температуру воздуха до -137 градусов Цельсия.
• При +4 градусах Цельсия вода имеет максимальную плотность.

Уважаемые читатели!
Спасибо, что читаете наш блог! Получайте самые интересные публикации раз в месяц оформив подписку. Новым читателям предлагаем попробовать нашу воду бесплатно, при первом заказе выберите 12 бутылок (2 упаковки) минеральной воды BioVita или питьевой воды Stelmas. Операторы свяжутся с Вами и уточнят детали. Тел. 8 (800) 100-15-15

* Акция для Москвы, МО, Санкт-петербурга, ЛО

Источник

Неожиданное рядом: переохлажденная вода

В преддверии зимних холодов, когда рачительные хозяева дачных участков уже завершают работу по консервации водопровода, скважины и септика, абсолютно оправдано стоит завести разговор о свойствах воды, возникающих при отрицательных температурах.

До какой минимальной температуры можно охладить воду

Учеными уже давно обнаружено свойство воды не замерзать при 0 °C. Это явление связано с отсутствием центров кристаллизации — частиц, вокруг которых начинает образовываться лед. В роли центров кристаллизации могут выступать взвешенные частицы или пузырьки воздуха. Если таковых нет, жидкость начинает переохлаждаться, то есть ее температура становится ниже уровня замерзания. Например, газированная вода не может быть переохлажденной, потому что огромное количество пузырьков газа провоцирует интенсивное образование кристаллов льда.

Эксперименты показали, что дистиллированную воду можно охладить до –41… –43 °C, и она останется в жидком состоянии. Это минимальная отрицательная температура, при которой не замерзает вода. Но, превратившись в лед, вода может остывать еще больше. То есть температура льда соответствует температуре окружающей среды.

Зачем рыбаки стучат по льду, выходя на него

Вот еще одно интересное качество воды, подмеченное сначала простыми обывателями и лишь позднее взятое на заметку учеными: чтобы увеличить толщину льда на пруду, нужно постучать по его поверхности. Так поступают рыбаки, когда сомневаются в прочности ледяного покрова. Когда температура льда значительно ниже 0 °C, а незамерзшая вода под ним находится в переохлажденном состоянии, удары способствуют появлению центров кристаллизации на границе ледяной корки и воды. Благодаря этому толщина льда возрастает.

Вода в бочке из-под масла

Садоводы всегда опорожняют бочки с водой перед наступлением зимы, чтобы давление увеличившегося льда не разорвало стенки емкости. Но вот интересный факт: подмечено, что в мороз вода, налитая в сосуд, в котором до этого было маслянистое вещество, не кристаллизуется, оставаясь в жидком состоянии при температуре окружающего воздуха –20… –25 °C. Масляная пленка, оставшаяся на стенках и поверхности воды, не дает осесть пузырькам воздуха, вокруг которых должен образовываться лед.

Но если по стенке такой бочки с переохлажденной водой постучать, в емкости тут же начнется активная кристаллизация льда. Такой эксперимент можно попробовать провести в домашних условиях. Достаточно налить воду в бутылку из-под растительного масла и поместить в морозильную камеру.

А знаете ли вы.

Такое явление, как ледяной дождь, это тоже «происки» переохлажденной воды. Остывая в облаке до температуры ниже точки замерзания, вода мгновенно превращается в лед, коснувшись проводов линий электропередач, ветвей деревьев и любых других поверхностей.

Источник