Отвечаем на вопрос: какая вода замерзает скорее — пресная или соленая, и почему?

Феноменальные свойства H 2 O

Вот еще несколько фактов об удивительном поведении воды:

  • Когда он замерзает, молекулы воды расширяются, и ее масса становится тяжелее, чем масса льда. Лед, согласно закону Архимеда, выталкивается на поверхность. Таким образом, природа закрывает водоемы ледяной коркой, защищая и сохраняя все живое в их недрах.
  • Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Звучит невероятно, но это так. Это явление получило название «парадокс Мпембы». Дело в том, что у горячей воды больше теплоотдачи и больше насыщения ядрами кристаллизации.
  • В вакууме при 0 ° C вода сначала закипает, затем одна восьмая испаряется, а оставшееся количество замерзает.
  • В ходе лабораторных исследований ученые получили так называемую стекловидную воду, аморфное твердое вещество, из которого состоят кометы во Вселенной. Чтобы вода перешла в это состояние, необходимо за несколько миллисекунд понизить температуру до -137 градусов по Цельсию.
  • Максимальная плотность H 2 O будет при + 4 ° C.

Как влияет тип воды на замерзание?

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.

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.

Замерзание дистиллированной воды

После прохождения нескольких этапов очистки она уже не содержит в своем составе примеси и прочие компоненты, которые могли бы стать ядром кристаллизации при замерзании. Поэтому образование льда в такой воде происходит только при температуре -42 градуса.

Кстати, если добавить в дистиллированную жидкость немного снега, песочка или льда, то она мгновенно замерзнет под действием низкой температуры (образуя красивые длинные кристаллы).

Замерзание соленой воды

Если очищенная вода мерзнет при очень низких температурах, то когда же леденеет соленая вода? Это происходит при температуре -1,9 градусов Цельсия. Значить все моря нашей планеты замерзают при одинаковой отрицательной температуре? Нет, это не так. Существует различные факторы, которые делают показатель замерзания воды непостоянным. Речь идет о концентрации солей и о территориальном расположении:

  • Каспий леденеет уже при -0,5 градусах Цельсия;
  • Азовское море мерзнет при температуре -0,7 градусов;
  • Японское море вообще не леденеет, это связано с тем, что в нем содержится чрезвычайно много соли (34 промилле);
  • Балтийской море мерзнет уже при 0 отметке (это же происходит и с пресными водоемами, реками).

Учитывая данное непостоянство, ученые решили определить средний показатель замерзания воды всех морей мира – он составил -4 градуса Цельсия.

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.

Экспресс-ответы

На сколько градусов замерзает вода:

  1. В трубах отопления? При отключении отопления или выходе из строя отопительного котла в частном доме или на даче примерно через пару дней может произойти замерзание воды в них при температуре -5 градусов. Теплоизоляция труб и других элементов здания поможет отсрочить наступление такого результата. Внутри дома замерзание воды в трубах происходит уже при -1 градусе. Если эта температура сохранится в течение 2-3 дней, это может привести к разрыву труб и змеевиков.
  2. Под землей? Подземные воды могут быть жидкими, твердыми и парообразными. Твердая фаза воды в почве – лед, который может быть многолетним (в условиях вечной мерзлоты) или сезонным. Замерзание грунтовых вод происходит при минусовых температурах, так как не все они чистые, а всевозможные ее растворы. Значение точки замерзания во многом зависит от солености грунтовых вод.
  3. На лету? У жителей Якутии есть простой способ определить температуру воздуха: она ниже -42 градуса, если выпущенная человеком коса успевает замерзнуть, не достигнув земли.
  4. В пустоте? Содержимое пробирки, помещенной под колпак вакуумного насоса при температуре 0 градусов, сначала закипает, а после испарения одной восьмой жидкости на ее поверхности образуется ледяная корка.
  5. В автомобильном двигателе? Максимальная температура замерзания воды в двигателе может достигать -5 градусов: при более низких значениях кристаллы льда просто нарушат внутреннюю структуру блока цилиндров. Температура замерзания воды в радиаторе точно такая же. Подобные проблемы в автомобиле могут возникнуть из-за недостаточной шумоизоляции вышеперечисленных агрегатов, а также из-за слишком долгой стоянки.
  6. На дороге? В зависимости от типа соревнований, которые должны проходить на ледовой арене, температура поверхности льда может колебаться от -3 до -5 градусов. Лед с более высокой температурой поверхности (от -3 до -4) подходит для фигурного катания, поскольку именно его мягкость обеспечивает необходимое сцепление с коньками. Самый твердый лед, подходящий для командного хоккея, получается при температуре -5 градусов. На «холодном» льду увеличивается скорость игроков и уменьшается вероятность образования снежной «кашицы» на его поверхности. Качество льда в основном зависит от химического состава воды, поэтому для его заливки используется не обычная водопроводная жидкость, а очищенная вода или вода, обработанная специальными кондиционерами.

Вода занимает две трети поверхности земли и примерно столько же – в теле каждого из нас. Вода есть повсюду, однако она еще до конца не изучена и даже ее простейшие свойства оставляют много вопросов. Например, каждый школьник знает, что H2O может находиться в трех состояниях: в жидком виде это вода, в газообразном виде – пар и в твердом виде – лед. Но ответ на вопрос, при какой температуре замерзает вода, так очевиден?

Экспресс-ответы

При скольких градусах замерзает вода:

Далеко не всегда удается своевременно залить в радиатор тосол. Обычно, в таких случаях водители задаются вопросом, при какой температуре замерзает вода в двигателе. Ведь все знают, что это не слишком хорошо. Известны случаи, когда водители находили утром кусок двигателя, лежащим под автомобилем. Чтобы избежать подобного, следует своевременно заливать в систему охлаждения антифриз. Но, на всякий случай лучше все же знать, до какой температуры можно не беспокоиться за мотор, а также как минимизировать риск урона.

Что обычно страдает?

При какой температуре замерзает вода в двигателе?

Более сильный мороз чреват механическими повреждениями двигателя и системы охлаждения. Если вам повезет, то будет поврежден только один радиатор. Его замена, конечно, тоже стоит денег, но по сравнению с капитальным ремонтом мотора – это копейки. В более тяжелом случае будет поврежден блок цилиндров. Чаще всего, после такого двигатель идет под замену полностью.

Когда вода замерзает?

Мотор является довольно большим массивом металла. Также внутри него находится смазка, а еще охлаждающая жидкость, в нашем случае вода. Когда вы ставите машину на стоянку, то температура силового агрегата находится на отметке около 90°. Моментально остыть мотор не может, к тому же, обычно с вечера температура плюсовая. Остывание происходит постепенно. При легком заморозке двигатель полностью промерзнуть просто не успевает.

Также сказывается наличие дополнительных факторов. В пасмурную погоду остывание происходит быстрее. Если в радиатор будет задувать ветер, то шанс заморозить авто значительно увеличивается. В целом, до температуры в -3° за сохранность силового агрегата можно не переживать. При морозе до -7° риск значительно увеличивается. Но, все же при правильном подходе можно пережить и такое.

Как избежать размораживания?

  • Слейте воду. Это самый надежный способ. Так вы гарантированно не заморозите двигатель. Хотя, имеются свои нюансы. Часть воды останется в моторе, из-за технических особенностей слить ее полностью не удастся. Остаток может образовать пробку, осложняя последующую заправку системы охлаждения;
  • Утеплите машину. Часто водители на зиму обклеивают капот с обратной стороны теплоизолятором. Это немного снизит риск повреждения блока. Неплохо надеть на радиатор фартук. Можно укутать двигатель. Укройте его старым одеялом или куртками. Это позволит минимизировать возможность замерзания мотора при небольшом минусе. Такая защита имеет смысл при постановке автомобиля на ночную стоянку. Оставив его так на несколько дней, вы гарантированно поедете за новым мотором;
  • Ставьте машину на ночную стоянку в местах, защищенных от ветра. Наличие воздушных потоков значительно усиливает охлаждение деталей двигателя. Даже при небольшом минусе есть риск образования льда в системе охлаждения. Если тихое место найти не удается, то ставьте машину так, чтобы ветер не задувал в радиатор;
  • Добавьте немного антифриза. Достаточно купить один литр, чтобы до -7° чувствовать себя вполне спокойно;
  • Запуск двигателя через определенные промежутки времени. Такой способ позволит избежать замерзания даже при температуре до -10°. Неудобство метода заключается в необходимости выходить к машине каждый час.

Заключение
. Все знают, что использовать в качестве охлаждающей жидкости воду не рекомендуется, но часто другого выхода у автолюбителя не остается. Вот тут и возникает вопрос, при какой температуре замерзает вода в двигателе. На самом деле однозначного ответа на этот вопрос нет. Все зависит от сочетания большого количества различных факторов. За нижний порог обычно берут -3°. До такой температуры однозначно переживать нечего. Применение дополнительных средств защиты может снизить допустимую температуру.

Без воды нет существования живых организмов. Однако вода в разных своих видах может вести себя по-разному: замерзать, закипеть и т.д.

Секреты быстрого получения льда

И последний секрет для любителей разных химических процессов. Существует некое вещество под названием аммиачная селитра или же аммоний азотнокислый. Свойства этого химического средства растворяются, поглощая практически всё тепло. Это вещество, кстати, часто используется в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве.

Если Вам нужен лед не в пищевых целях, добавьте аммиачную селитру в емкость с водой и перемешайте всё. Потом поставьте емкость в морозильную камеру. Через пару минут лед будет готов.

При какой температуре вода замерзает в морозилке?

Казалось бы ответ очевиден. Ноль. Кто-то вспомнит, что морская вода замерзает при минус трех-четырех градусах ниже нуля по Цельсию. Потому что морская вода содержит соли и минералы, которые смещают границу замерзания. Так же, Вы уже наверняка в курсе, что ученные космического агенства NASA опубликовали отчет про найденную воду на Марсе, которая не замерзает при температуре планеты аж до минус градусов ниже нуля по Цельсию. Конечно, водой данная субстанция называется очень условно, так как в этой жидкости химический состав может убить кого угодно. То есть, очевидно, что температура замерзания зависит от состава воды: чем больше посторонних молекул содержится в Н2О, тем меньше вода поддается процессу кристаллизации при низких температурах.

Однако, следующий научный ставит все с ног на голову — оказывается, если попытаться заморозить идеально чистую воду, без примесей, и главное — без частичек пыли (даже микроскопических), то такая вода сможет замерзнуть только при минус 43 градусов Цельсия! Это явление объясняется тем фактом, что кристаллам льда не за что «зацепиться» — нет центра кристаллизации.

И это еще не все! Воду можно охладить до низких температур (ниже на пару десятков градусов ниже нуля по Цельсию) минуя стадию кристаллизации в ее классическом виде. Данный эффект известен как «переохлаждение». Достигается данный эффект в тех случаях, когда очищенную воду в состоянии покоя и очень аккуратно поместить в морозилку на пару часов. Но стоит Вам достать такую воду и слега потрусить (или даже щелкнуть пальцем по бутылке) — вода моментально превратится в лед (хоть и звучит как фантастика).

Ну, и напоследок еще интересный факт о замерзании воды: горячая вода замерзает быстрее нежели холодная. Точного научного обоснования данного эффекта на сегодня нет (хоть он и был доказан в 1963 году), скорее всего это связано с тем, что молекулы воды, которые испаряются из горячей жидкости подвергаются моментальной заморозке (как менее плотная субстанция нежели сама вода) и образуют первичные центры кристаллизации и дальнейшего охлаждения всей оставшейся жидкости.

В каком океане теплая вода

Для определения теплоты воды необходимо разобраться, какие воды принимать во внимание – поверхностные или глубинные. Учитывая, что дно океана изучено всего лишь на 5 %, а глубоководные массы имеют относительно постоянный показатель в 2°С, отталкиваться необходимо от поверхностных вод

Тем более, что солнечное тепло проникает на глубину только около 2 метров.

Если исходить из названия, сразу становится понятно, что наиболее холодные воды находятся в Северном ледовитом (от 0°С до -4°С), подтверждением чему являются льдины и айсберги.

Соседствует с Северным ледовитым Атлантический. Благодаря своему географическому положению (между двух полюсов) средняя температура воды в нем составляет всего около 16°С. Хотя местами (вблизи экватора) температура вод может доходить и до +27°С.

Что касается Индийского океана, то благодаря ассоциациям с жаркой Индией, многие считают его одним из теплых океанов. И хотя в него впадает Красное море (самое теплое море планеты), где температура доходит до 35°С и выше, до звания самого теплого океана на Земле Индийский не дотягивает. Его средняя температура из-за плавающих в южной части айсбергов составляет всего лишь 17°С.

И все это благодаря его площади, поскольку его воды, находящиеся в жарких широтах, гораздо больше по размеру вод других океанов, пролегающих там же. Для примера, Тихий омывает такие курорты как Таити, Гавайи и Австралия.

Что происходит при кристаллизации

Посмотрим теперь, происходит что при замерзании воды и образовании кристаллов льда. В стакан , с водой немного налейте чернил, краски акварельной или чайной заварки. Укутайте верхнюю его часть теплоизоляции слоем тканью, , слой чтобы льда нарастал от дна стакана к поверхности воды, и выставьте на мороз.

Ледяной цилиндрик, вынутый из стакана, очень выглядит любопытно. В нижней его части, там, начиналось где замерзание воды, абсолютно располагается прозрачный лёд. Верхняя же часть его окрашена, и гораздо более интенсивно, сам чем раствор. Граница двумя между областями настолько бывает резка, что кажется два это совершенно разных вещества.

Кристалл вырасти стремится как более можно правильным это выгодно с точки его зрения внутренней энергии. А любые искажают примеси форму решётки. Поэтому кристалл растущий вытесняет посторонние любые атомы и молекулы, строить стараясь идеальную решетку, это пока возможно.

На Дону и Кубани, издавна где выращивали виноград и делали сухие вина, готовят зимой крепкие напитки выморозки. Для этого естественного продукт брожения крепостью вино выставляют на мороз. В растворе в первую замерзает очередь вода, и остаётся концентрированный более раствор спирта.

Раствор спирта этилового в % по весу11202430405672
Температура замерзания в °С–5–11–14–19–25–41–51

Водопроводная содержит вода примерно частей сто примесей на миллион воды частей это хлор, растворённый для дезинфекции, поваренная соль, есть которая везде, и твёрдые . Дистилляцией в обычных условиях лабораторных их количество понизить нетрудно раз в сто, воду получив с чистотой 99,9999%.

В минералогических нередко коллекциях можно видеть, например, кристаллы прозрачные корунда Al2O3, заканчиваются которые рубиновой шапочкой. Это кристалл растущий собрал со всего объёма примесь хрома ионы Cr 3 , превращают которые бесцветный корунд в красный рубин.

Свойство кристалла растущего вытеснять используют примеси в технике для очистки методом материалов зонной плавки. Образец сквозь проходит кольцевую печь; в ней он плавится, а за ней кристаллизуется. Примеси переходят непрерывно из зоны кристаллизации в расплав и постепенно вдоль мигрируют образца в его конец.

Состояния и виды воды

Вода на планете Земля может принимать три основных агрегатных состояния: жидкое, твёрдое и газообразное, которые способны трансформироваться в разные формы, одновременно сосуществующие друг с другом (айсберги в морской воде, водяной пар и кристаллы льда в облаках на небе, ледники и свободно текущие реки).

В зависимости от особенностей происхождения, назначения и состава вода может быть:

  • пресной;
  • минеральной;
  • морской;
  • питьевой (сюда же отнесём водопроводную воду);
  • дождевой;
  • талой;
  • солоноватой;
  • структурированной;
  • дистиллированной;
  • деионизированной.

Наличие изотопов водорода делает воду:

  1. лёгкой;
  2. тяжёлой (дейтериевой);
  3. сверхтяжёлой (тритиевой).

Все мы знаем о том, что вода бывает мягкой и жёсткой: этот показатель определяется содержанием катионов магния и кальция.

Каждый из перечисленных нами видов и агрегатных состояний воды имеет свою температуру замерзания и плавления.

Почему лёд плавает

Итак, вода остыла, начала замерзать, и по её поверхности поплыли льдины. Но плотность веществ с понижением обычно температуры растёт, а вода закономерности этой не подчиняется. Почему же лёд оказывается легче воды?

Многие считают, что в толще остаются льда многочисленные поры и промежутки, заполненные воздухом. Пузырьки действительно воздуха нередко вмерзают в лёд, и такая губка значительно становится легче воды. Но даже лёд микроскопических без пор и трещин плотность имеет 0,9168 г/см 3 при 0°С, а вода при той же температуре 0,9984 г/см 3 . Дело, значит, только в особенностях льда структуры и воды.

Молекулы воды, состоящие из одного кислорода атома и двух атомов водорода, вид имеют шариков с выпуклостями. В кристалле они льда располагаются так, выпуклости что атомам строго ориентируются по направлению соседних двух молекул. В результате возникает трёхмерная кристаллическая решётка, состоящая из почти идеальных тетраэдров. Каждая молекула в его окружена вершинах четырьмя другими говорят: число координационное льда .

У воды такой нет упорядоченной структуры, расположение её молекул всё время меняется. Но в любой каждую момент молекулу окружают воды от 4 до 5 соседок, что так среднее их число равным оказывается 4,4. Это означает, молекулы что воды в жидкости располагаются теснее, чем в кристалле, плотнее вода льда. Относительные величин изменения координационного хорошо очень совпадают по величине.

Когда лёд тает, холодные освободившиеся молекулы малой обладают энергией и низкой подвижностью. Вначале сохраняют они структуру кристаллической решётки, и плотность воды остаётся низкой. Постепенно порядок регулярный молекул размывается, группируются они теснее, и плотность воды растёт.

Подобным ведут образом себя и некоторые металлы, например чугун. Это использовать позволяет его материал как для художественного литья. При застывании расширяется чугун и заполняет все, самые даже тонкие детали формы. Чугунные кружевные решётки и настольные скульптуры по моделям художников известных издавна отливали в уральском городе Касли.

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.

Почему вода в океане соленая: предположение и факты

Над этим вопросом задумывались еще в древности. До наших дней дошли многочисленные легенды. Например, немцы считают, что на морском дне стоит соляная мельница, у венгров же более романтичная теория – морская соль это слезы девушки, плачущей на дне из-за несчастной любви.

Казалось бы, что проще – обратиться за разъяснениями к ученым. Однако даже среди них нет однозначного ответа на этот вопрос.

Кто-то считает виновником соли древние вулканы, кто-то, наоборот, что соль приносят в океаны реки и моря.

  1. Основоположники первой теории предполагают, что давным-давно, когда земля только зарождалась и появлялась первая земная кора, проявляли свою активность многочисленные вулканы. Они извергались и приносили кислотные дожди. Проливаясь на океан, который в свою очередь тоже состоял преимущественно из кислот, разные кислоты вступали в реакцию. В результате огромный океан стал безопасным для всего живого, но соль так и не смогла из него никуда уйти.
  2. Приверженцы второй группы теории утверждают, что соли есть в любой жидкости на поверхности земли, даже в пресной воде, только в небольших объемах. И, вымывая соль из почвы, реки, впадая в океаны, оставляют ее там. А, поскольку соль слишком тяжелая, то она не испаряется вместе с водой, а остается внутри океана. Эта теория, предложенная Э. Галлея в 1715 г., и стала отправной точкой для научного объяснения. В ее основу лег тот факт, что вода в большинстве озер соленая, в то время как сами озера не впадают ни в какой океан.

Интересные факты о замерании воды

Если наполнить в емкость воду из крана и высыпать в нее достаточное количество соли, то она начнет замерзать при температуре -21 градус Цельсия. Также соль может запустить и обратную реакцию – она окажет эффективное воздействие на лед и заставит его таять.

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 H2O будет при +4°C.

Лед, который образуется на водоемах, в реках и в морях, не позволят замерзнуть воде, которая находится под ним. При этом он сам не тонет, потому что в его структуре содержаться мельчайшие воздушные пузырьки.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitter
Напишите комментарий