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
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.
Очищенная путем испарения, охлаждения и конденсации жидкость имеет особые физические свойства. Ее рекомендуют использовать в отопительной системе, поскольку отсутствуют соли, а также кислород. Это положительно влияет на длительность функционирования оборудования.
Но многих интересует вопрос, замерзает ли дистиллированная вода при температуре ниже 0˚ С?
Несложно провести опыт в домашних условиях, и получить ответ на этот вопрос. Мы увидим, что при 0˚ С она останется жидкой. Даже если мы понизим температуру, физическое состояние ее не измениться.
Так при скольких градусах замерзает вода?
Наблюдается интересное свойство дистиллированной воды при отрицательной температуре. Если в нее опустить кусок льда, снега, воздуха или пыли — моментально появятся кристаллы по всему объему.
Это объясняется тем, что вода из-под крана имеет много центров кристаллизации: соли, воздух внутри, поверхность тары и так далее. Очищенные жидкости таких центров не имеют. Благодаря чему она можете значительно переохлаждаться.
Законы физики гласят, что чем больше жидкость очищена от примесей, тем ниже порог перехода в твердое состояние.
Дистиллированная вода замерзает при -10˚ С и ниже. Этим объясняется ее преимущество перед другими теплоносителями в период отопления. Благодаря данному свойству, при обогреве помещения она может конкурировать с антифризом.
При этом имеется ряд дополнительных преимуществ перед другими теплоносителями:
- экологическая чистота;
- безопасность для жизни и здоровья человека;
- бережное отношение к трубам;
- простота в использовании;
- доступность.
Теперь вы знаете, что дистиллированная вода замерзает при температуре ниже 10 градусов, поэтому можно быть спокойным за свою систему отопления.
Надеемся, что статья была вам полезна. Будем благодарны, если поделитесь ею в соцсетях.
Хорошего вам дня!
Читайте также:
Теплоноситель для системы отопления – что используют сегодня?
Водяное отопление в частном доме – технология его реализации
Водяной насос для отопления: принцип работы и монтаж
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.
Чистая вода — считается самой лучшей жидкостью, которая отлично очищает и увлажняет организм. Человеческое тело состоит из воды где-то на 70%.
Если вы испытываете усталость, сонливость или вялость, то рекомендуется выпить один стакан теплой воды. По результатам эксперимента, человеку на один килограмм массы тела следует выпивать около 30 мл воды. Поэтому если ваш вес составляет 70 кг, то советуется каждый день потреблять 2,1 л воды. Чтобы удовлетворить потребности организма в жидкости, рекомендуется ежедневно выпивать не менее 1,5 литра воды, можно пить каждые 40-50 минут по пол стакана водички.
Вода обладает многими полезными свойствами и без неё невозможно жизнь на Земле. Все знают, чтобы вода замерзла, температура замерзания должна быть 0 градусов Цельсия, но это в случае нормальных природных условиях.
Стоит отметить, что давление в разных точках земного шара существенно отличается, поэтому температура замерзания воды зависит от определенного показателя давления.
Важно понять тот факт, что чем выше будет давление в окружающей среде, тем больше температура замерзания или наоборот, чем ниже в природной среде давление, тем меньше температура кристализации.
Температура замерзания воды в океанах и морях
Не забывайте учитывать наличие молекул и примесей в воде. Они сильно влияют на температуру замерзания воды. К примеру, солёная вода способна замерзать при очень низких температурах (около -2 градусов Цельсия).
Если взять абсолютно чистую воду, то она может даже не замерзнуть при температуре -70 градусов Цельсия. Кровь рыб обычно замерзает при температуре -1 °С. Многие ученые задавались вопросом, как рыбам удается не замерзнуть при слишком низких температурах. Оказывается, существуют такие виды рыб, которые способны вырабатывать в поджелудочной железе белки. Именно они впитываются кровью и не дают возможности начать процесс кристализации.
- Дистиллированная вода является отличным диэлектриком и почти не способна проводить ток.
- При замерзании и испарении она расширяется.
- Единственное вещество, которому удается находиться сразу в трёх агрегатных состояниях.
- Способна растворить практически все вещества на Земле.
- Ледники содержат в себе около 2/3 части всего мирового запаса пресной воды.
- Принято считать, что температура замерзания пресной воды составляет 0 градусов по Цельсию, а морская вода замерзает при температуре — -1,8°С.
Моментальная заморозка воды — видео
