Водоснабжение

Температура замерзания воды под давлением: замерзает ли и при какой t°, в зависимости от чего (таблица соотношений)?

Температура замерзания воды под давлением: замерзает ли и при какой t°, в зависимости от чего (таблица соотношений)?
Проект Карла III Ребане и хорошей компании


Раздел недели: Скоропись физического, математического, химического и, в целом, научного текста, математические обозначения. Математический, Физический алфавит, Научный алфавит.
Температура замерзания воды под давлением: замерзает ли и при какой t°, в зависимости от чего (таблица соотношений)?
Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Температуры, кипения, плавления, прочие… Перевод единиц измерения температуры. Воспламеняемость. / / Температуры плавления, застывания, замерзания  / / Температура плавления льда = температура замерзания воды в зависимости от давления 1-2100 бар. Таблица.

Имеется в виду обычный Лед I. Практически несжимаем, сжимаемость в 4 раза хуже, чем у воды. Плотность примерно 920 кг/м3

Температура плавления(oC) Давление (МПа)
0,00 0,1
-0,06 1
-0,14 2
-0,21 3
-0,29 4
-0,36 5
-0,74 10
-1,52 20
-2,32 30
-3,15 40
-4,02 50
-4,91 60
-5,83 70
-6,79 80
-7,78 90
-8,80 100
Температура плавления(oC) Давление (МПа)
-9,86 110
-10,95 120
-12,07 130
-13,22 140
-14,40 150
-15,62 160
-16,85 170
-18,11 180
-19,39 190
-20,69 200
-22,00 210

Данные по: Wagner W., Saul A., Pruss A. International equations for the pressure along the melting and along the sublimation curve of ordinary water substance // J. Phys. 1994

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Как замерзает вода под давлением

Я знаю, что когда давление снижается, температура кипения воды также уменьшается. Но как давление влияет на температуру замерзания воды?

В условиях низкого давления температура замерзания больше 0 ° С или меньше?

Ответы

Если вы уменьшите давление, температура замерзания воды немного увеличится. От 0 ° C при давлении 1 атм оно увеличится до 0,01 ° C при 0,006 атм. Это тройная точка воды. При давлении ниже этого, вода никогда не будет жидкой.

Он будет меняться непосредственно между твердой и газовой фазой (сублимация). Температура для этого изменения фазы, точки сублимации, будет уменьшаться при дальнейшем снижении давления.

Чтобы узнать больше деталей, изобразите гугл «диаграмма фазовой фазы» и изучите картинки.

Вы можете взглянуть на фазовую диаграмму давление-температура воды:

Температура замерзания воды под давлением: замерзает ли и при какой t°, в зависимости от чего (таблица соотношений)?

[Фазовая диаграмма взята с веб-страницы Мартина Чаплина, http: //www.lsbu.ac.uk/water/phase.html#b , по лицензии CC-BY-NC-ND. Эта веб-страница настоятельно рекомендуется, с множеством полезных ссылок и статей.]

Переход между твердым телом и жидкостью – это красная линия, разделяющая синюю (сплошную) и темно-зеленую (жидкую) зоны.

Совершенно очевидно, что оно в основном постоянно, когда давление увеличивается даже до 200 » role=»presentation» style=»position: relative;»> 200 200 » role=»presentation» style=»position: relative;»> 200 » role=»presentation» style=»position: relative;»> 200 МПа (атмосферное давление более или менее 0.

101 » role=»presentation» style=»position: relative;»> 0,101 0.101 » role=»presentation» style=»position: relative;»> 0.101 » role=»presentation» style=»position: relative;»> 0,101 МПа, а также когда оно уменьшается.

Вот интересная статья, которая показывает, как вода замерзла при высокой температуре под давлением

Вот выдержка Sandia Convert Water to Ice в наносекундах, опубликованная 19 марта 2007 года в 1:15. Огромная Z-машина Sandia, которая генерирует температуры выше, чем солнце, превратила воду в лед за наносекунды.

«Три фазы воды, как мы их знаем, – холодный лед, жидкость комнатной температуры и горячий пар – на самом деле являются лишь малой частью водного репертуара состояний», – говорит исследователь Sandia Даниэль Долан.

«Сжатие воды обычно нагревает ее. Но при экстремальном сжатии плотной воде легче войти в твердую фазу [лед], чем поддерживать более энергичную жидкую фазу [воду] ».

Сандия – лаборатория Национального управления по ядерной безопасности (NNSA).

«Очевидно, что практически невозможно предотвратить замерзание воды при давлениях свыше 70 000 атмосфер», – говорит Долан.

Что происходит, когда вода становится льдом – она ​​расширяется.

При изменении давления применяется принцип Ле Шателье: «Если система в состоянии равновесия подвергается изменению давления . . то равновесие смещается таким образом, чтобы отменить эффект изменения».

Таким образом, в случае, когда объем льда больше, чем объем воды, когда давление увеличивается, система пытается уменьшить давление путем преобразования льда в воду.

Когда на газ подается высокое давление, он превращается в жидкую форму. Точно так же, если к жидкости прикладывается большее давление, сила притяжения увеличивается, и жидкость превращается в твердое состояние. По мере увеличения давления скорость кристаллизации также увеличивается. точка замерзания также увеличивается.

При нормальном давлении вода замерзает при температуре в 0 °C . При снижении давления температура таяния (плавления) льда медленно растёт. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды.

При какой температуре замерзает вода? Казалось бы – простейший вопрос, ответить на который может даже ребёнок: температура замерзания воды при обычном атмосферном давлении в 760 мм ртутного столба составляет ноль градусов по Цельсию.

  Полив комнатных растений нашатырным спиртом

Однако вода (несмотря на чрезвычайно широкую распространённость её на нашей планете) является самой загадочной и не до конца изученной субстанцией, поэтому ответ на этот вопрос требует обстоятельного и аргументированного разговора.

  • В России и в Европе температуру измеряют по шкале Цельсия, самое высокое значение которой имеет отметку в 100 градусов.
  • Американский учёный Фаренгейт разработал свою шкалу, насчитывающую 180 делений.
  • Существует ещё одна единица измерения температуры – кельвин, названная в честь английского физика Томсона, получившего звание лорда Кельвина.

Состояния и виды воды

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.

Температура замерзания воды

Когда температура окружающей среды опускается до определённых значений, эти частицы берут на себя роль центров, вокруг которых начинают образовываться кристаллы льда.

Ядрами кристаллизации могут стать также воздушные пузырьки, а также трещины и повреждения на стенках сосуда, в котором находится вода. Скорость процесса кристаллизации воды во многом определяется количеством этих центров: чем их больше, тем быстрее замерзает жидкость.

Отчего горячая вода замерзает быстрее холодной?

Горячая вода замерзает быстрее холодной – на этот феномен обратил внимание Эрасто Мпемба – школьник с Танганьики. Его эксперименты с массой для приготовления мороженого показали, что скорость замерзания подогретой массы значительно выше, чем холодной.

Одной из причин этого интересного явления, получившего название «парадокс Мпембы», является более высокая теплоотдача горячей жидкости, а также наличие в ней большего количества ядер кристаллизации по сравнению с холодной водой.

Взаимосвязаны ли температура замерзания воды и высота?

  • как ни парадоксально, на высоте 1000 м вода замерзает при 2 градусах тепла по шкале Цельсия;
  • на высоте 2000 метров это происходит уже при 4 градусах тепла.

Самая высокая температура замерзания воды в горах наблюдается на высоте свыше 5000 тысяч метров (например, в Фанских горах или на Памире).

Как давление влияет на процесс кристаллизации воды?

Давайте попробуем увязать динамику изменения температуры замерзания воды с переменой давления.

  • При давлении 2 атм вода замерзнет при температуре —2 градуса.
  • При давлении 3 атм началом замерзания воды станет температура —4 градуса по Цельсию.

Именно поэтому в условиях высокогорья и разреженной атмосферы весьма трудно сварить даже яйца, поскольку вода в котелке закипает уже при 80 градусах. Понятно, что при такой температуре приготовить пищу попросту невозможно.

Аналогичным образом объясняется примерзание полозьев сильно нагруженных нарт в рассказах Джека Лондона. Тяжёлые нарты, оказывающие давление на снег, вызывают его плавление. Образующаяся при этом вода облегчает их скольжение. Но стоит нартам остановиться и задержаться продолжительное время на одном месте, как вытесненная вода, замерзнув, приморозит полозья к дороге.

  Домик для хорька своими руками фото

Температура кристаллизации водных растворов

Будучи отличным растворителем, вода легко вступает в реакции с различными органическими и неорганическими веществами, образуя массу подчас неожиданных химических соединений. Разумеется, каждое из них будет замерзать при разных температурах. Отразим это в наглядном списке.

    Температура замерзания смеси спирта и воды зависит от процентного соотношения в ней обоих компонентов. Чем больше воды добавлено в раствор, тем ближе к нулю температура его замерзания. Если же в растворе больше спирта, процесс кристаллизации начнётся при значениях, близких к -114 градусам.

Для измерения солёности воды используют особую единицу – «промилле». Итак, мы установили, что температура замерзания воды с увеличением концентрации солей понижается. Поясним это на примере:

Уровень солёности океанской воды равна 35 промилле, при этом средняя величина её замерзания составляет 1,9 градуса. Степень солёности черноморских вод насчитывает 18-20 промилле, поэтому замерзают они при более высокой температуре с диапазоном от -0,9 до -1,1 градуса Цельсия.

  • Температура замерзания воды с сахаром (для раствора, моляльность которого составляет 0,8) равна -1,6 градуса.
  • Температура замерзания воды с примесями во многом зависит от их количества и характера примесей, входящих в состав водного раствора.
  • Температура замерзания воды с глицерином зависит от концентрации раствора. Раствор, содержащий 80 мл глицерина, замёрзнет при -20 градусах, при снижении содержания глицерина до 60 мл процесс кристаллизации начнётся при -34 градусах, а начало замерзания 20% раствора – минус пять градусов. Как можно заметить, линейная зависимость в данном случае отсутствует. Для замерзания 10% раствора глицерина будет достаточно температуры -2 градуса.
  • Температура замерзания воды с содой (подразумевается едкая щёлочь или каустическая сода) представляет ещё более загадочную картину: 44% раствор каустика замерзает при +7 градусах Цельсия, а 80% — при+ 130.

Замерзание пресных водоёмов

  • Температура замерзания воды в озере, точно так же, как и температура замерзания воды в реке, равна нулю градусов по шкале Цельсия. Замерзание самых чистых речек и ручьев начинается не с поверхности, а со дна, на котором присутствуют ядра кристаллизации в виде частиц донного ила. Коркой льда поначалу покрываются коряги и водные растения. Стоит лишь донному льду подняться на поверхность, как река мгновенно промерзает насквозь.
  • Замерзшая вода на Байкале иногда может охлаждаться до отрицательных температур. Происходит это лишь на мелководье; температура воды при этом может составлять тысячные, а иногда и сотые доли одного градуса ниже нуля.
  • Температура байкальской воды под самой коркой ледяного покрова, как правило, не превышает +0,2 градуса. В низших пластах она постепенно повышается до +3,2 на дне самой глубокой котловины.

Температура замерзания дистиллированной воды

Замерзает ли дистиллированная вода? Напомним о том, что для замерзания воды необходимо присутствие в ней неких центров кристаллизации, коими могут стать пузырьки воздуха, взвешенные частицы, а также повреждения стенок ёмкости, в которой она находится.

  • Вода, подвергнутая воздействию очень низких температур, но при этом не кристаллизовавшаяся, называется «переохлаждённой». Можно, поместив бутылку с дистиллированной водой в морозильную камеру, добиться её переохлаждения, а затем продемонстрировать очень эффектный трюк — смотрите в видео:
  • Тихонько постучав по бутылке, извлечённой из холодильника, или бросив в неё небольшой кусочек льда, можно показать, как мгновенно она превращается в лед, имеющий вид удлинённых кристаллов.

Дистиллированная вода: замерзает или нет под давлением эта очищенная субстанция? Такой процесс возможен лишь в специально созданных лабораторных условиях.

Температура замерзания соленой воды

  1. Замерзает ли соленая вода? Благодаря высокой концентрации солей океанская и морская вода замерзает при температуре -1,9 градуса по Цельсию.

  2. Температура замерзания воды в морях и океанах не имеет постоянного значения, поскольку солёность воды в разных морях Мирового океана совершенно разная.

  3. Как температура замерзания океанической воды зависит от ее солености? Между этими величинами существует самая прямая связь. Чем более солёной является вода, тем более высокой плотностью она обладает, а для замерзания такой воды требуется достаточно низкая температура.

  4. Средняя температура воды в морях и океанах -4 градуса.

  Древовидный пион размножение семенами в домашних условиях

Температура замерзания отдельных морей

При скольких градусах замерзает вода:

  • Каспийского моря? Солёность каспийских вод составляет около 13 промилле. Их замерзание происходит при -0,5 градуса Цельсия. Толщина ледяного покрова северной части Каспия составляет около двух метров.
  • Азовского моря? Его соленая вода замерзает при температуре от -0,5 до -0,7 градусов по шкале Цельсия. Солёность составляет около 11 промилле. Толщина льдов, покрывающих море в период с декабря по март, равна одному метру.
  • Японского моря? Почему соленая вода этого моря не замерзает? Это объясняется высоким (около 34 промилле) уровнем её солёности и географическим положением моря.
  • Балтийского моря? При солёности, насчитывающей всего 6-8 промилле, температура замерзания морской воды в Балтике близка к нулю.

Экспресс-ответы

При скольких градусах замерзает вода:

  1. В трубах отопления? В случае отключения отопления или поломки отопительного котла в частном доме или на даче замерзание воды в них может произойти примерно через пару дней при температуре -5 градусов. Отсрочить наступление такого исхода поможет теплоизоляция труб и остальных элементов здания. Внутри жилого помещения замерзание воды в трубах наступает уже при -1 градусе. Если такая температура продержится 2-3 дня, это может закончиться разрывом труб и отопительных батарей.
  2. Под землей? Подземные воды могут быть жидкими, твёрдыми и парообразными. Твёрдой фазой воды в почве является лёд, который может быть как многолетним (в условиях вечной мерзлоты), так и сезонным. Замерзание почвенных вод происходит при температуре ниже нуля, поскольку все они представляют собой не чистую воду, а всевозможные её растворы. Величина температуры замерзания во многом зависит от минерализации грунтовых вод.
  3. На лету? У жителей Якутии есть нехитрый способ определения температуры воздуха: она ниже -42 градусов, если выпущенный человеком плевок успевает замёрзнуть, не долетев до земли.
  4. В вакууме? Содержимое пробирки, поставленной под колокол вакуумного насоса при температуре 0 градусов, сначала закипает, а после испарения восьмой части жидкости происходит образование ледяной корки на её поверхности.
  5. В двигателе автомобиля? Максимальная температура замерзания воды в двигателе может достичь -5 градусов: при более низких значениях кристаллы льда попросту разорвут внутреннее устройство блока двигателя. Точно такой же является температура замерзания воды в радиаторе. Подобные проблемы в машине могут возникнуть при условии недостаточного утепления вышеперечисленных агрегатов, а также вследствие слишком продолжительной стоянки.
  6. На катке? В зависимости от того, какие соревнования предполагается проводить на ледовой арене, температура поверхности льда может составлять от -3 до -5 градусов. Лёд с более высокой (от -3 до -4) температурой поверхности подходит для фигурного катания, поскольку именно его мягкость позволяет обеспечить необходимую силу сцепления с коньками. Более жёсткий лёд, подходящий для командной игры в хоккей, получается при температуре -5 градусов. На «холодном» льду возрастает скорость игроков и уменьшается возможность образования снежной «каши» на его поверхности. Качество льда в первую очередь зависит от химического состава воды, поэтому для его заливки используют не обычную жидкость из-под крана, а либо очищенную, либо обработанную специальными кондиционерами воду.
  • Мария Сухоруких
  • Распечатать

Температура замерзания воды под давлением: замерзает ли и при какой t°, в зависимости от чего (таблица соотношений)?

Многие уверены в том, что вода начинает леденеть при температуре ниже нуля градусов. Однако это происходит не всегда. Есть условия, при которых она сохраняет свое изначальное жидкое состояние даже при больших отрицательных температурах. Не верите? Вот вам голые факты.

Перед прочтением, хотим вставить короткую ремарку. Мы продаем и устанавливаем фильтры для воды более 10 лет, и твердо уверены в их эффективности, пользе для здоровья и экономической выгоде. Абсолютно все наши клиенты довольны результатом. Так что если у Вас еще нет фильтра для получения питьевой воды — задумайтесь, а мы предоставим лучшие условия.

Замерзает ли?

При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,101 МПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.

https://www.youtube.com/watch?v=zPTfqf0GfQI\u0026pp=ygXSAdCi0LXQvNC_0LXRgNCw0YLRg9GA0LAg0LfQsNC80LXRgNC30LDQvdC40Y8g0LLQvtC00Ysg0L_QvtC0INC00LDQstC70LXQvdC40LXQvDog0LfQsNC80LXRgNC30LDQtdGCINC70Lgg0Lgg0L_RgNC4INC60LDQutC-0LkgdMKwLCDQsiDQt9Cw0LLQuNGB0LjQvNC-0YHRgtC4INC-0YIg0YfQtdCz0L4gKNGC0LDQsdC70LjRhtCwINGB0L7QvtGC0L3QvtGI0LXQvdC40LkpPw%3D%3D

Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед – последняя как раз повышается.

В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.

Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.

Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.

Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.

Но при этом нет такого давления, при котором бы вода совсем не замерзала. Другое дело, что в лабораторных условиях можно создать такую ситуацию, при которой вода будет замерзать только при -20…-40°С.

Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния – переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.

Формула для расчета

Данный показатель повышается пропорционально погружению. Он рассчитывается по специальной формуле:

P = p * g * h, где

  • p — плотность среды. Примерно равна 1000 кг/м2.
  • g — это ускорение, которое придается телу силой тяжести. Это значение называется ускорением силы тяжести или свободного падения. На Земле данная величина примерно равняется 9,81 м/с2.
  • h — глубина, на которую погружается какой-либо объект. Высчитывается в метрах.

Формула является выражением закона Паскаля. По ней высчитывается значение гидростатического прессинга. Он напрямую зависит от высоты водного столба.

Произведение плотности (p) и ускорения (g) приблизительно равняется 0,1 атм. С каждым метром опускания на дно воздействие в водной среде повышается на 0,1 атм. Данное правило подтверждает тот факт, что чем глубже происходит опускание в толщу, тем выше становится показатель воздействия.

Температура в зависимости от показателя

Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.

Как они взаимосвязаны?

При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении – t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.

Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:

Температура, °С Давление, мПа
0 0,1
-1 1
-2 30
-3 40
-4 50
-5 60
-10 110
-22 210

Экспресс-ответы

При скольких градусах замерзает вода:

  1. В трубах отопления? В случае отключения отопления или поломки отопительного котла в частном доме или на даче замерзание воды в них может произойти примерно через пару дней при температуре -5 градусов. Отсрочить наступление такого исхода поможет теплоизоляция труб и остальных элементов здания. Внутри жилого помещения замерзание воды в трубах наступает уже при -1 градусе. Если такая температура продержится 2-3 дня, это может закончиться разрывом труб и отопительных батарей.
  2. Под землей? Подземные воды могут быть жидкими, твёрдыми и парообразными. Твёрдой фазой воды в почве является лёд, который может быть как многолетним (в условиях вечной мерзлоты), так и сезонным. Замерзание почвенных вод происходит при температуре ниже нуля, поскольку все они представляют собой не чистую воду, а всевозможные её растворы. Величина температуры замерзания во многом зависит от минерализации грунтовых вод.
  3. На лету? У жителей Якутии есть нехитрый способ определения температуры воздуха: она ниже -42 градусов, если выпущенный человеком плевок успевает замёрзнуть, не долетев до земли.
  4. В вакууме? Содержимое пробирки, поставленной под колокол вакуумного насоса при температуре 0 градусов, сначала закипает, а после испарения восьмой части жидкости происходит образование ледяной корки на её поверхности.
  5. В двигателе автомобиля? Максимальная температура замерзания воды в двигателе может достичь -5 градусов: при более низких значениях кристаллы льда попросту разорвут внутреннее устройство блока двигателя. Точно такой же является температура замерзания воды в радиаторе. Подобные проблемы в машине могут возникнуть при условии недостаточного утепления вышеперечисленных агрегатов, а также вследствие слишком продолжительной стоянки.
  6. На катке? В зависимости от того, какие соревнования предполагается проводить на ледовой арене, температура поверхности льда может составлять от -3 до -5 градусов. Лёд с более высокой (от -3 до -4) температурой поверхности подходит для фигурного катания, поскольку именно его мягкость позволяет обеспечить необходимую силу сцепления с коньками.

    Более жёсткий лёд, подходящий для командной игры в хоккей, получается при температуре -5 градусов.

    На «холодном» льду возрастает скорость игроков и уменьшается возможность образования снежной «каши» на его поверхности.

    Качество льда в первую очередь зависит от химического состава воды, поэтому для его заливки используют не обычную жидкость из-под крана, а либо очищенную, либо обработанную специальными кондиционерами воду.

Как происходит процесс?

Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.

Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.

Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.

https://www.youtube.com/watch?v=zPTfqf0GfQI\u0026pp=YAHIAQE%3D

Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.

Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.

В природных условиях пресная вода всегда содержит примеси – пылинки, молекулы соли и т.д. Все они могут стать центрами кристаллизации, поэтому процесс будет протекать быстрее, чем при тех же условиях, но в очищенной воде в лабораторных условиях.

Феноменальные свойства H2O

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.

Как давление влияет на процесс кристаллизации воды?

Давайте попробуем увязать динамику изменения температуры замерзания воды с переменой давления.

  • При давлении 2 атм вода замерзнет при температуре —2 градуса.
  • При давлении 3 атм началом замерзания воды станет температура —4 градуса по Цельсию.

При повышенном давлении температура начала процесса кристаллизации воды понижается, а температура кипения увеличивается. При низком давлении получается диаметрально противоположная картина.

Именно поэтому в условиях высокогорья и разреженной атмосферы весьма трудно сварить даже яйца, поскольку вода в котелке закипает уже при 80 градусах. Понятно, что при такой температуре приготовить пищу попросту невозможно.

При высоком давлении процесс плавления льда под лезвиями коньков происходит даже при очень низких температурах, но именно благодаря ему коньки скользят по ледяной поверхности.

Аналогичным образом объясняется примерзание полозьев сильно нагруженных нарт в рассказах Джека Лондона. Тяжёлые нарты, оказывающие давление на снег, вызывают его плавление. Образующаяся при этом вода облегчает их скольжение. Но стоит нартам остановиться и задержаться продолжительное время на одном месте, как вытесненная вода, замерзнув, приморозит полозья к дороге.

Замерзание пресных водоёмов

Процесс образования льда на пресноводных водоемах происходит в несколько ином температурном режиме.

  • Температура замерзания воды в озере, точно так же, как и температура замерзания воды в реке, равна нулю градусов по шкале Цельсия. Замерзание самых чистых речек и ручьев начинается не с поверхности, а со дна, на котором присутствуют ядра кристаллизации в виде частиц донного ила. Коркой льда поначалу покрываются коряги и водные растения. Стоит лишь донному льду подняться на поверхность, как река мгновенно промерзает насквозь.
  • Замерзшая вода на Байкале иногда может охлаждаться до отрицательных температур. Происходит это лишь на мелководье; температура воды при этом может составлять тысячные, а иногда и сотые доли одного градуса ниже нуля.
  • Температура байкальской воды под самой коркой ледяного покрова, как правило, не превышает +0,2 градуса. В низших пластах она постепенно повышается до +3,2 на дне самой глубокой котловины.

Как влияет тип воды?

Дистиллированная влага в принципе замерзает медленнее даже при нормальном атмосферном давлении. В отличие от других видов пресной воды, она не содержит сторонних примесей.

https://www.youtube.com/watch?v=WhSHGlD-lZk\u0026pp=ygXSAdCi0LXQvNC_0LXRgNCw0YLRg9GA0LAg0LfQsNC80LXRgNC30LDQvdC40Y8g0LLQvtC00Ysg0L_QvtC0INC00LDQstC70LXQvdC40LXQvDog0LfQsNC80LXRgNC30LDQtdGCINC70Lgg0Lgg0L_RgNC4INC60LDQutC-0LkgdMKwLCDQsiDQt9Cw0LLQuNGB0LjQvNC-0YHRgtC4INC-0YIg0YfQtdCz0L4gKNGC0LDQsdC70LjRhtCwINGB0L7QvtGC0L3QvtGI0LXQvdC40LkpPw%3D%3D

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.

  • В лабораторных условиях проводились эксперименты, при которых давление увеличивали до очень высоких значений, так что дистиллят замерзал только при -70°С.
  • Наличие любых примесей, в том числе и тех, что находятся в минеральной воде, повышает температуру замерзания, даже, если прочие условия остаются теми же.
  • 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.

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.

Применение знаний в быту человека

  1. В основном сведения о температуре замерзания воды нужны тем, кто сталкивается с прокладкой водопровода.
  2. Как правило, ее замерзание в таких случаях проходит не на подземном участке трубы, а над поверхностью почвы, и далее идет процесс кристаллизации уже в наземном участке.

  3. Чтобы этого не происходило, поскольку замерзание и расширение воды выводит из строя всю систему и нарушает целостность труб, принимают активные и пассивные меры – от утепления трубы до специально обустроенной системы обогрева.

  4. Но очень важно с самого начала правильно сделать расчеты, подбирая производительность оборудования и диаметр труб таким образом, чтобы создать такое давление, при котором вода не будет замерзать при климатических условиях, характерных для этого региона.

Сведения об этих показателях и их соотношениях также нужны тем, кто занимается прокладкой отопительных систем. Важны они и для автомобилистов, которым приходится часто сталкиваться с замерзанием жидкости в радиаторе.

Влияние глубины

Чем глубже происходит погружение в водную толщу, тем больше становится ее сила. Глубина прямо влияет на увеличение давление. Это значение возрастает пропорционально.

Чем глубже, тем больше плотность водной толщи. С каждым последующим опусканием тела возникает все большая разница между внешним и внутренним водным давлением.

На поверхности действует атмосферное давление. При опускании в воду помимо него тела начинают испытывать еще и гидростатическое сдавливание.

Даже на мелководье на тело оказывается суммарное влияние, состоящее из атмосферного и гидростатического. При нырянии внешнее воздействие на тело возрастает. Возникает разница из-за увеличения плотности среды.

Верхние слои давят на нижние. За счет этого возникает сдавливающая сила на глубоководье. При этом ее показатель на одной глубине один и тот же по всем направлениям.

Рекомендуем: Системы полива: поливочные системы для огорода и сада на даче, консервация оросительной системы на зиму на участке, монтаж

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

Температура замерзания воды под давлением: замерзает ли и при какой t°, в зависимости от чего (таблица соотношений)?

При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,101 МПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.

https://www.youtube.com/watch?v=zPTfqf0GfQI\u0026pp=ygXSAdCi0LXQvNC_0LXRgNCw0YLRg9GA0LAg0LfQsNC80LXRgNC30LDQvdC40Y8g0LLQvtC00Ysg0L_QvtC0INC00LDQstC70LXQvdC40LXQvDog0LfQsNC80LXRgNC30LDQtdGCINC70Lgg0Lgg0L_RgNC4INC60LDQutC-0LkgdMKwLCDQsiDQt9Cw0LLQuNGB0LjQvNC-0YHRgtC4INC-0YIg0YfQtdCz0L4gKNGC0LDQsdC70LjRhtCwINGB0L7QvtGC0L3QvtGI0LXQvdC40LkpPw%3D%3D

Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед – последняя как раз повышается.

В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.

Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.

Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.

Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.

Но при этом нет такого давления, при котором бы вода совсем не замерзала. Другое дело, что в лабораторных условиях можно создать такую ситуацию, при которой вода будет замерзать только при -20…-40°С.

Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния – переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.

Причины промерзания трубопровода

Часто причиной промерзания становится ошибка в расчетах на стадии строительства. Самый тяжелый случай – это замерзание подземного водопровода. Трудно найти водопроводную трубу под землей, и в промерзшем грунте очень высок риск повредить пластик. Существует несколько простых правил, соблюдение которых поможет избежать проблем при эксплуатации:

  1. чем меньше диаметр трубы, тем глубже траншея;
  2. при прокладке водопровода учитывать промерзание почвы в самую суровую зиму;
  3. если невозможно выкопать траншею необходимой глубины, обеспечить теплоизоляцию;
  4. чтобы вода не застаивалась, прокладывать трубу с наклоном в сторону источника.

Будет полезно: Шторы в интерьере: фото, дизайн занавесок для окон, цветная рогожка в квартире, красивые и интересные примеры

https://www.youtube.com/watch?v=WhSHGlD-lZk\u0026pp=YAHIAQE%3D

Обычно трубопровод промерзает в пограничных местах, между землей и воздухом, между воздухом и стеной. Использование пластиковых труб позволяет лишь отчасти решить это проблему. Хотя теплопроводность пластика и ниже, чем у металла, дополнительная теплоизоляция требуется обязательно.

Температура в зависимости от показателя

Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.

Как они взаимосвязаны?

При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении – t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.

Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:

Температура, °С Давление, мПа
0 0,1
-1 1
-2 30
-3 40
-4 50
-5 60
-10 110
-22 210

Как происходит процесс?

Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.

Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.

Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.

https://www.youtube.com/watch?v=zPTfqf0GfQI\u0026pp=YAHIAQE%3D

Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.

Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.

В природных условиях пресная вода всегда содержит примеси – пылинки, молекулы соли и т.д. Все они могут стать центрами кристаллизации, поэтому процесс будет протекать быстрее, чем при тех же условиях, но в очищенной воде в лабораторных условиях.

При какой температуре разрывает трубы

И вот, начались отрицательные температуры. Сегодня под утро обещают до -3, и уже сейчас на термометре 0.

  Соединения

  • Выпал снег, и появилась угроза замерзания воды в садовом водопроводе:
  • Компостная куча и деревья в снегу:
  • Ветви ели и электрические провода в снегу:

Все сливают воду из летних водопроводов.

Я пока не слил, и на то у меня есть две причины – побудительная и рассудительная. Побудительная – не хочется несколько дней до намеченного отъезда в город пользоваться холодным рукомойником.

А рассудительная причина объясняет, почему этого можно действительно не делать.

Начну с того, что на даче я живу только в тёплое время года, когда температуры воздуха исключительно положительные. Дом у меня хотя и утеплённый, но по своим теплоизоляционным характеристикам не предназначен для зимнего проживания. Да, он утеплён слоями пенопласта и фольгированной изоляцией, но это утепление недостаточно для существенных температурных минусов.

Поэтому и с водопроводом я особенно не стал заморачиваться. Погружной насос в колодце накачивает воду в гидроаккумулятор, находящийся в неотапливаемом хозблоке, по трубе ПНД диаметром 32 мм, а раздача на восемь точек на участке идёт трубами ПНД диаметром 25 мм.

Трубы, где они не мешают, лежат прямо на поверхности земли, а в других местах просто слегка углублены в грунт.

Из школьного курса физики я точно знаю, что точка перехода воды из жидкого состояния в твёрдое находится на отметке 0 градусов. Но что-то мне подсказывало, что температура замерзания воды в трубе будет немного ниже.

Чётко объяснить причину такого ощущения я не мог, и полез в Интернет, чтобы узнать точно, при какой температуре вода в трубах реально замерзает.

И действительно, я нашёл информацию, что для замерзания воды в трубе нужны температуры -5 – -7 градусов, стоящие в течение несколько дней! Не знаю, насколько это правда, но это означало, что, по крайней мере, одну ночь при температуре -3 водопровод точно должен выдержать.

То, что чёрная пластиковая труба ПНД идёт в верхнем плодородном слое земли, в котором продолжают происходить процессы гниения с непременным выделением тепла, внушает мне дополнительный оптимизм.

Ну и, наконец, я особенно ничем не рискую – труба ПНД переносит достаточное количество циклов замерзания-оттаивания воды в ней. Максимум что может произойти – ослабнут фитинги, но их всегда можно подкрутить.

Гидроаккумулятор стоит хоть в неотапливаемом, но закрытом помещении, что тоже должно способствовать его защите от небольшого минуса. В общем, я решил пока что воду не сливать. Хотя тревожат закрытые шаровые краны, те, что на улице. Пожалуй, это единственное слабое место.

Если они не переживут ночь, придётся думать дальше. Но эксперимент есть эксперимент. Завтра отпишусь о результатах (если будет время в перерывах между проливами труб кипятком )))

P.S.: Знаю ещё, что не замерзает текущая вода. Видимо потому, что не успевает выстроится кристаллическая решётка. Ну и если речь о водопроводе, то новые порции воды всегда на несколько градусов теплее нуля.

Так, на дне колодца температура воды около +4 градусов. Так что при экстремальном минусе можно немного приоткрыть краники на концах раздаточных водопроводных линий.

Главное, чтобы вода в колодце не кончилась )))

А вот статическое давление на температуру замерзания влияет очень слабо. Так, чтобы точку замерзания сместить на 1 градус ниже нуля, нужно 130 атмосфер. В водопроводе же всего около 3 атмосфер.

Так что часто встречающийся в Интернете и безбожно растиражированный бред про незамерзающие из-за давления колонки в деревнях – полная чушь. В колонке выше глубины промерзания грунта воды просто нет. Она там появляется только при нажатии на рычаг, и стекает обратно при его отпускании.

Чтобы убедиться в этом, достаточно посчитать количество времени, проходящее между нажатием на рычаг и появлением из колонки воды, или просто изучить конструкцию колонки в Интернете.

Как влияет тип воды?

Дистиллированная влага в принципе замерзает медленнее даже при нормальном атмосферном давлении. В отличие от других видов пресной воды, она не содержит сторонних примесей.

https://www.youtube.com/watch?v=WhSHGlD-lZk\u0026pp=ygXSAdCi0LXQvNC_0LXRgNCw0YLRg9GA0LAg0LfQsNC80LXRgNC30LDQvdC40Y8g0LLQvtC00Ysg0L_QvtC0INC00LDQstC70LXQvdC40LXQvDog0LfQsNC80LXRgNC30LDQtdGCINC70Lgg0Lgg0L_RgNC4INC60LDQutC-0LkgdMKwLCDQsiDQt9Cw0LLQuNGB0LjQvNC-0YHRgtC4INC-0YIg0YfQtdCz0L4gKNGC0LDQsdC70LjRhtCwINGB0L7QvtGC0L3QvtGI0LXQvdC40LkpPw%3D%3D

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.

  1. В лабораторных условиях проводились эксперименты, при которых давление увеличивали до очень высоких значений, так что дистиллят замерзал только при -70°С.
  2. Наличие любых примесей, в том числе и тех, что находятся в минеральной воде, повышает температуру замерзания, даже, если прочие условия остаются теми же.
  3. Что касается остальных растворов, то здесь, помимо давления, важную роль играет еще и плотность – например, у соленой воды она намного выше.

  Особенности монтажа труб ПНД

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.

Как предотвратить замораживание системы

Для этого необходимо помнить следующее:

  • Трубы прокладывайте на достаточной глубине, ниже уровня промерзания земли.
  • Водопровод не должен проходить рядом с конструкциями из железобетона (фундамент, балки и опоры), т. к. данный материал обладает более высокой теплопроводностью. Если другого места прокладки не найти, трубы утеплите.
  • Те места, где канализация проходит стены здания, рекомендуется утеплять монтажной пеной, стекло- или минеральной ватой.
  • Используйте трубы диаметром не менее 50 мм.
  • При выборе между изделиями из полимеров, помните, что полиэтилен стабильно реагирует на процесс заморозки и размораживания. Полипропилен может лопнуть после двух разморозок.
  • Если трубопровод зимой работает нерегулярно, то лучше сливать воду из системы.

Будет полезно: Глянцевый потолок: минусы и плюсы материалов, фото покрытия, как установить белый и розовый, отзывы о фиолетовом, описание интерьера квартиры

Также можно при наличии возможности и финансов проложить греющий кабель.

Применение греющего кабеля

Кабель используется для отогрева водопровода и профилактики промерзания пластиковых и металлических труб. Нюансы в использовании:

  • время работы приспособления не должно быть постоянным, достаточно ночного времени;
  • греющий кабель рекомендуется применять сразу при прокладке участка трубопровода, который подвержен замерзанию;
  • приспособление делится на 2 типа: кабель с функцией саморегулирования и простой.

При соблюдении условий прокладки водопроводной системы не придется столкнуться с проблемой замерзания.

Ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал и Вы не пропустите еще множество полезных статей! И заходите к нам на сайт , там еще много полезной информации касающейся труб.

Применение знаний в быту человека

  • В основном сведения о температуре замерзания воды нужны тем, кто сталкивается с прокладкой водопровода.
  • Как правило, ее замерзание в таких случаях проходит не на подземном участке трубы, а над поверхностью почвы, и далее идет процесс кристаллизации уже в наземном участке.
  • Чтобы этого не происходило, поскольку замерзание и расширение воды выводит из строя всю систему и нарушает целостность труб, принимают активные и пассивные меры – от утепления трубы до специально обустроенной системы обогрева.
  • Но очень важно с самого начала правильно сделать расчеты, подбирая производительность оборудования и диаметр труб таким образом, чтобы создать такое давление, при котором вода не будет замерзать при климатических условиях, характерных для этого региона.

Сведения об этих показателях и их соотношениях также нужны тем, кто занимается прокладкой отопительных систем. Важны они и для автомобилистов, которым приходится часто сталкиваться с замерзанием жидкости в радиаторе.

Что делать, когда замерз водопровод: 3 способа разморозить пластиковые трубы не копая

Водопровод нужно прокладывать с умом и делать так, чтобы он бесперебойно функционировал круглый год. Но если при монтаже были допущены ошибки, исправлять их придётся в самый неподходящий момент. Одно из худших последствий плохого водопровода – это замерзание воды. Рассмотрим 3 проверенных способа разморозки пластиковых труб.

Зима, как всегда, приходит неожиданно! Представим ситуацию – вы просыпаетесь утром, за окном трескучий мороз, а из крана не течёт вода. Внутренний голос подсказывает, что замёрзла труба. Что делать?

Зачастую водопровод замерзает под землёй, а также в местах соприкосновения с фундаментом и железобетонными конструкциями. Прогреть трубу снаружи в таких местах не представляется возможным. Здесь приходится действовать дистанционно, внутри тонкого водовода.

Принцип разморозки водопровода – это подача теплоносителя к ледяной пробке. Сделать это весьма проблематично. Недостаточно залить внутрь кипяток из чайника – это ничего не даст. Теплоноситель нужно подавать постоянно, до полного оттаивания ледяной пробки.

С чего начинать?

Тем, кто пользуется колодцем, в первую очередь нужно убедиться, что ледяная пробка находится в трубе, а не в насосе или в уличном водопроводном кране.

Это делается просто: электронасос отсоединяется от водопровода и включается – пошла вода, значит, лёд в трубе. Бывает, что замерзает кран в колодце. Отогрейте его феном. Если нет результата, то дело в трубе и нужно выбрать удобный способ устранения проблемы и приступать к работам.

Будет полезно: Какие шторы подойдут к зеленым обоям фото: как подобрать тюль в спальню мятного цвета, светлые для стен

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )