Температура замерзания солевого раствора

Содержание
  1. Отвечаем на вопрос: какая вода замерзает скорее — пресная или соленая, и почему?
  2. Сравнительные показатели
  3. Температура замерзания
  4. Почему несоленая замерзнет при 0 градусов, а соленая – меньше 0 градусов?
  5. Факторы и их влияние
  6. Как происходит кристаллизация в различных растворах?
  7. по теме статьи
  8. Заключение
  9. Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2
  10. Плотность раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры
  11. Теплопроводность раствора CaCl2 в зависимости от температуры
  12. Теплоемкость раствора CaCl2 при 0°С
  13. Температура замерзания растворов солей NaCl и CaCl2
  14. Плотность раствора NaCl в зависимости от температуры
  15. Теплопроводность раствора NaCl в зависимости от температуры
  16. Удельная теплоемкость раствора NaCl при 0°С
  17. Теплофизические свойства раствора NaCl
  18. Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации при 15°С
  19. Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2
  20. При какой температуре замерзает вода
  21. Состояния и виды воды
  22. Температура замерзания воды
  23. Отчего горячая вода замерзает быстрее холодной?
  24. Взаимосвязаны ли температура замерзания воды и высота?
  25. Как давление влияет на процесс кристаллизации воды?
  26. Температура кристаллизации водных растворов
  27. Замерзание пресных водоёмов
  28. Температура замерзания дистиллированной воды
  29. Температура замерзания соленой воды
  30. Температура замерзания отдельных морей
  31. Экспресс-ответы
  32. Температура замерзания соляного раствора воды. При какой температуре замерзает морская вода
  33. Плотность раствора хлористого кальция CaCl 2 в зависимости от температуры
  34. Теплопроводность раствора CaCl 2 в зависимости от температуры
  35. Теплоемкость раствора CaCl 2 при 0°С
  36. Температура замерзания растворов солей NaCl и CaCl 2
  37. Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl 2 в зависимости от концентрации при 15°С
  38. Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl 2
  39. Замораживание воды
  40. Соленая вода замерзает?
  41. Опыт со льдом и солью
  42. Почему соль заставляет снег таять?
  43. Что такое плавление?
  44. Чем опасна обработка дорог солью?
  45. Соленая вода не замерзает. При какой температуре замерзает морская вода? Фото и видео с экспериментами
  46. Температура замерзания солевого раствора

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

Температура замерзания солевого раствора

При одинаковых внешних факторах скорость кристаллизации пресной воды будет выше, чем соленой. При резком охлаждении молекулы воды начинают сцепляться друг с другом, и формируется осколок льда.

Скорость образования льда из питьевой воды при -43°С составляет одну миллионную секунды (0,000001 с). В нормальных условиях кристаллизация пресной воды начинается при 0°С.

Поэтому скорость образования льда в природе, исходя из исследований американских ученых, составляет 2,32 секунды.

Соленая вода не имеет четко установленной температуры замерзания. Этот показатель зависит от концентрации растворенных веществ.

Рассчитать показатели, при которых начинается образование льда можно по формуле:

t3 = -0,0545*S, где S – это уровень насыщения воды минеральными веществами.

Результат всегда будет ниже 0 градусов. Кроме этого, механизм образования льда такого раствора отличается от процессов, проходящих в питьевой воде.

Сравнительные показатели

Наличие примесей существенно влияет на физические свойства вещества:

  • Изменяется плотность,
  • температурные режимы,
  • поведение при переходах из одного агрегатного состояния в другое.

Температура замерзания

Минерализация питьевой воды составляет 0,1%, поэтому температура замерзания 0 градусов Цельсия. Концентрация минеральных добавок в соленой воде варьируется. Температуру замерзания рассчитывают по формуле t3 = -0,0545*S, то есть изменение происходит на -0,54°С на каждые 10 промилле солености.

Например, при минерализации раствора равной 24,7 промилле (морская вода) показатель равен -1,33°С. В Мертвом море насыщенность минеральными добавками достигает 350 промилле. Вода в нем будет кристаллизоваться при -19° Цельсия.

Почему несоленая замерзнет при 0 градусов, а соленая – меньше 0 градусов?

Соленые и пресные воды отличаются по составу. Это 2 различных раствора. Они отличаются по физическим показателям. Поэтому температуры кристаллизации отличаются.

Факторы и их влияние

На начало процесса образования льда в питьевой воде оказывает влияние 2 фактора – процент растворенных минеральных веществ и давление.

Если количество примесей стремится к нулю, и по физическим показателям питьевая вода приближается к химически чистому веществу, то она может оставаться в жидкой форме при температуре ниже 0 градусов.

Если понизить давление, то процесс кристаллизации замедлится. При изменении показателя на 1 атмосферу температура повышается на 0,01°C.

Факторы, влияющие на температуру образования льда из соленой воды:

  • концентрация минеральных веществ;
  • внешние условия – погода, наличие ветра, лабораторные условия или естественная среда.

Как происходит кристаллизация в различных растворах?

Процесс кристаллизации жидкости отличается в зависимости от степени ее минерализации:

  1. Пресная – после образования начального кристалла льда начинается хаотическое изменение ее агрегатного состояния. Могут сформироваться шестиугольный и кубический лед.

    Они состоят из гексаэдров с атомами кислорода в вершине, но относительное расположение колец отличается. Кубический лед встречается на высоте несколько тысяч метров

  2. Соленая – при достижении температуры замерзания образуются ледяные иглы. Часть минеральных веществ остается в образующихся кристаллических структурах. Минерализация такого льда в 4 раза меньше исходного раствора.

Дальнейший процесс зависит от внешних факторов. Соленая вода замерзает, начиная от края емкости, в центре образуется непрозрачный стержень. В нем содержится большая часть минеральных добавок. Эта часть замерзает последней.

Если процесс идет в естественных условиях, то верхняя охлажденная часть будет опускаться вниз. На поверхность поднимаются теплые потоки.

Перемешивание продолжается до тех пор, пока не достигнет точки переохлаждения. После этого соленая вода замерзает иглами на всю глубину.

по теме статьи

Какая вода замерзнет быстрее — соленая или пресная, видео-эксперимент:

Заключение

Сравнивать скорость замерзания пресной и соленой воды некорректно. Так как это разные растворы с различными физическими характеристиками.

В одинаковых условиях лед в емкости с первой образуется раньше, чем в пробирке со второй. Ведь их способы и механизмы кристаллизации различны, как и плотность растворов.

Источник: https://o-vode.net/kakaya-byvaet/presnaya/ili-solenaya-zamerzaet-bystree

Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2

Температура замерзания солевого раствора

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры и концентрации соли: удельная теплоемкость раствора, теплопроводность, вязкость водных растворов, их температуропроводность и число Прандтля. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 9,4 до 29,9 %. Температура, при которой приведены свойства определяется содержанием соли в растворе и находится в диапазоне от -55 до 20°С.

Водный раствор хлорида кальция CaCl2 может не замерзать до температуры минус 55°С. Для достижения этого эффекта концентрация соли в растворе должна быть 29,9%, а его плотность составит величину 1286 кг/м3.

При увеличении концентрации соли в растворе увеличивается не только его плотность, но и такие теплофизические свойства, как динамическая и кинематическая вязкость водных растворов, а также число Прандтля.

Например, динамическая вязкость раствора CaCl2 с концентрацией соли 9,4 % при температуре 20°С равна 0,001236 Па·с, а при увеличении концентрации хлорида кальция в растворе до 30%  его динамическая вязкость увеличивается до значения 0,003511 Па·с.

Следует отметить, что на вязкость водных растворов этой соли наиболее сильное влияние оказывает температура. При охлаждении раствора хлорида кальция с 20 до -55°С его динамическая вязкость может увеличиться в 18 раз, а кинематическая — в 25 раз.

Даны следующие теплофизические свойства раствора CaCl2:

  • плотность раствора, кг/м3;
  • температура замерзания °С;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость водных растворов, Па·с;
  • кинематическая вязкость раствора, м2/с;
  • коэффициент температуропроводности, м2/с;
  • число Прандтля.

Плотность раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице указаны значения плотности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе от 15 до 30 % при температуре от -30 до 15°С. Плотность водного раствора хлористого кальция увеличивается при снижении температуры раствора и увеличением в нем концентрации соли.

Теплопроводность раствора CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплопроводности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 % при температуре от -20 до 0°С. По мере роста концентрации соли в растворе его теплопроводность снижается.

Теплоемкость раствора CaCl2 при 0°С

В таблице представлены значения массовой теплоемкости раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при 0°С. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 %. Следует отметить, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Температура замерзания растворов солей NaCl и CaCl2

В таблице приведена температура замерзания растворов солей хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации соли. Концентрация соли в растворе от 0,1 до 37,3 %. Температура замерзания солевого раствора определяется концентрацией соли в растворе и для хлорида натрия NaCl может достигать значения минус 21,2°С для эвтектического раствора.

Необходимо отметить, что раствор хлористого натрия может не замерзать до температуры минус 21,2°С, а раствор хлористого кальция не замерзает при температуре до минус 55°С.

Плотность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице представлены значения плотности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация соли NaCl в растворе от 10 до 25 %. Значения плотности раствора указаны при температуре от -15 до 15°С.

Теплопроводность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице даны значения теплопроводности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре от -15 до 0°С. По данным таблицы видно, что теплопроводность водного раствора хлорида натрия снижается по мере роста концентрации соли в растворе.

Удельная теплоемкость раствора NaCl при 0°С

В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости водного раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при 0°С. Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 %. По данным таблицы видно, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Теплофизические свойства раствора NaCl

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого натрия NaCl в зависимости от температуры и концентрации соли. Концентрация хлорида натрия NaCl в растворе от 7 до 23,1 %. Необходимо отметить, что при охлаждении водного раствора хлорида натрия его удельная теплоемкость меняется слабо, теплопроводность снижается, а значение вязкости раствора увеличивается.

Даны следующие теплофизические свойства раствора NaCl:

  • плотность раствора, кг/м3;
  • температура замерзания °С;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость раствора, Па·с;
  • кинематическая вязкость раствора, м2/с;
  • коэффициент температуропроводности, м2/с;
  • число Прандтля.

Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации при 15°С

В таблице представлены значения плотности растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации.

 Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре раствора 15°С. Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе находится в диапазоне от 0,1 до 37,3 % при его температуре 15°С.

Плотность растворов хлорида натрия и кальция растет при увеличении содержания в нем соли.

Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2

В таблице даны значения среднего коэффициента объемного расширения водных растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации и температуры. Коэффициент объемного расширения раствора соли NaCl указан при температуре от -20 до 20°С.

Коэффициент объемного расширения раствора хлорида CaCl2 представлен при температуре от -30 до 20°С.

Источник: http://thermalinfo.ru/svojstva-zhidkostej/voda-i-rastvory/teplofizicheskie-svojstva-i-temperatura-zamerzaniya-vodnyh-rastvorov-nacl-i-cacl2

При какой температуре замерзает вода

Температура замерзания солевого раствора

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.

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

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.

Температура замерзания воды

Почему вода замерзает? Обычная вода всегда содержит некоторое количество взвешенных частиц минерального или органического происхождения. Это могут быть мельчайшие частицы глины, песка или домашней пыли.

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.

В обычных условиях (при нормальном атмосферном давлении) температурой фазового перехода воды из жидкого состояния в твёрдое является отметка 0 градусов по Цельсию. Именно при такой температуре происходит замерзание воды на улице.

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?

При изменении давления, часто связанного с нахождением на разной высоте, температура замерзания воды начинает радикально отличаться от стандартной, характерной для обычных условий. Кристаллизация воды на высоте происходит при следующих температурных значениях:

  • 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.

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.

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. Важно знать, что фиксированной температуры замерзания водно-спиртовые растворы не имеют. Обычно говорят о температуре начала процесса кристаллизации и температуре окончательного перехода в твёрдое состояние. Между началом образования первых кристаллов и полным застыванием спиртового раствора лежит температурный интервал величиной в 7 градусов. Так, температура замерзания воды со спиртом 40% концентрации на начальном этапе составляет -22,5 градуса, а окончательный переход раствора в твёрдую фазу произойдёт при -29,5 градусах.

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

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=_RJaPayqAbw

Дистиллированная вода, совершенно лишённая всяких примесей, не имеет и ядер кристаллизации, а поэтому её замерзание начинается при очень низких температурах. Начальная точка замерзания дистиллированной воды составляет -42 градуса. Учёным удалось добиться переохлаждения дистиллированной воды до -70 градусов.

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.

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.

(10 votes, average: 4,50 5)
Loading…

Источник: http://kapushka.ru/pri-kakoy-temperature-zamerzaet-voda.html

Температура замерзания соляного раствора воды. При какой температуре замерзает морская вода

Температура замерзания солевого раствора

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого кальция CaCl 2 в зависимости от температуры и концентрации соли: удельная теплоемкость раствора, теплопроводность, вязкость водных растворов, их температуропроводность и число Прандтля. Концентрация соли CaCl 2 в растворе от 9,4 до 29,9 %. Температура, при которой приведены свойства определяется содержанием соли в растворе и находится в диапазоне от -55 до 20°С.

Хлорида кальция CaCl 2 может не замерзать до температуры минус 55°С. Для достижения этого эффекта концентрация соли в растворе должна быть 29,9%, а его плотность составит величину 1286 кг/м 3 .

При увеличении концентрации соли в растворе увеличивается не только его плотность, но и такие теплофизические свойства, как динамическая и кинематическая вязкость водных растворов, а также число Прандтля.

Например, динамическая вязкость раствора CaCl 2 с концентрацией соли 9,4 % при температуре 20°С равна 0,001236 Па·с, а при увеличении концентрации хлорида кальция в растворе до 30% его динамическая вязкость увеличивается до значения 0,003511 Па·с.

Следует отметить, что на вязкость водных растворов этой соли наиболее сильное влияние оказывает температура. При охлаждении раствора хлорида кальция с 20 до -55°С его динамическая вязкость может увеличиться в 18 раз, а кинематическая — в 25 раз.

Даны следующие теплофизические свойства раствора CaCl 2:

  • , кг/м 3 ;
  • температура замерзания °С;
  • динамическая вязкость водных растворов, Па·с;
  • число Прандтля.

Плотность раствора хлористого кальция CaCl 2 в зависимости от температуры

В таблице указаны значения плотности раствора хлористого кальция CaCl 2 различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация хлорида кальция CaCl 2 в растворе от 15 до 30 % при температуре от -30 до 15°С. Плотность водного раствора хлористого кальция увеличивается при снижении температуры раствора и увеличением в нем концентрации соли.

Теплопроводность раствора CaCl 2 в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплопроводности раствора хлористого кальция CaCl 2 различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли CaCl 2 в растворе от 0,1 до 37,3 % при температуре от -20 до 0°С. По мере роста концентрации соли в растворе его теплопроводность снижается.

Теплоемкость раствора CaCl 2 при 0°С

В таблице представлены значения массовой теплоемкости раствора хлористого кальция CaCl 2 различной концентрации при 0°С. Концентрация соли CaCl 2 в растворе от 0,1 до 37,3 %. Следует отметить, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Температура замерзания растворов солей NaCl и CaCl 2

В таблице приведена температура замерзания растворов солей хлористого натрия NaCl и кальция CaCl 2 в зависимости от концентрации соли. Концентрация соли в растворе от 0,1 до 37,3 %. Температура замерзания солевого раствора определяется концентрацией соли в растворе и для хлорида натрия NaCl может достигать значения минус 21,2°С для эвтектического раствора.

Необходимо отметить, что раствор хлористого натрия может не замерзать до температуры минус 21,2°С, а раствор хлористого кальция не замерзает при температуре до минус 55°С.

Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl 2 в зависимости от концентрации при 15°С

В таблице представлены значения плотности растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl 2 в зависимости от концентрации.

Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре раствора 15°С. Концентрация хлорида кальция CaCl 2 в растворе находится в диапазоне от 0,1 до 37,3 % при его температуре 15°С.

Плотность растворов хлорида натрия и кальция растет при увеличении содержания в нем соли.

Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl 2

В таблице даны значения среднего коэффициента объемного расширения водных растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl 2 в зависимости от концентрации и температуры. Коэффициент объемного расширения раствора соли NaCl указан при температуре от -20 до 20°С.

Коэффициент объемного расширения раствора хлорида CaCl 2 представлен при температуре от -30 до 20°С.

Источники:

  1. Данилова Г. Н. и др. Сборник задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1976.- 240 с.

Опыты со льдом для детей — это всегда интересно. Проводя опыты вместе с Владом, я даже сделала несколько открытий для себя.

Сегодня найдем ответы на следующие вопросы:

  • как ведет себя вода при замораживании?
  • что будет, если заморозить соленую воду?
  • шуба согреет лед?
  • и некоторые другие…

Замораживание воды

Вода при замерзании расширяется. На фотографии стаканчик с замороженной водой. Видно, что лед поднялся бугорком. Вода замерзает не равномерно. Вначале лед появляется у стенок стакана, постепенно заполняя весь сосуд.

В воде молекулы движутся хаотично, поэтому она принимает форму сосуда, в который налита.

Лед же имеет четкую кристаллическую структуру, при этом расстояния между молекулами льда больше, чем между молекулами воды, поэтому лед занимает больше места, чем вода, то есть расширяется.

Соленая вода замерзает?

Чем более соленая вода, тем ниже температура замерзания. Для эксперимента мы взяли два стаканчика — в одном пресная вода (помечен буквой В), в другом очень соленая вода (помечен буквами В+С).

Простояв в морозилке всю ночь, соленая вода так и не замерзла, но в стаканчике образовались кристаллы льда. Пресная вода превратилась в лед. Пока я манипулировала со стаканчиками и растворами соли , Владик сотворил свой незапланированный эксперимент.

Налил в кружку воду, растительное масло и незаметно поставил в морозилку. На следующий день я обнаружила кружку со льдом и плавающим помутневшим маслом. Делаем вывод, что разные жидкости имеют различную температуру замерзания.

Соленая вода в морозилке не замерзла, а что будет, если посыпать лед солью? Проверим.

Опыт со льдом и солью

Возьмем два кубика льда. Один из них посыплем солью, а второй оставим для сравнения. Соль разъедает лед, проделывая канавки и ходы в ледяном кубике. Как и ожидалось, кубик льда, посыпанный солью, растаял гораздо быстрее. Именно поэтому дворники зимой посыпают дорожки солью. Если посыпать солью лед, можно не только наблюдать за таянием, но и немного порисовать!

Мы заморозили большую ледышку и посыпали ее солью, взяли кисточки и акварельные краски и стали творить красоту Старший сын наносил на лед краску кистью, а младший руками.

Наше опытное творчество объединяет всю семью, вот и Макарушкина ручка попала в объектив фотоаппарата!

Макар и Влад очень любят все замораживать . Иногда в морозилке находятся совершенно неожиданные предметы.

Этот опыт я мечтала сделать еще с детства, но у мамы не было шубы, а мне нужна была именно шуба и никаких заменителей! Любимый купил мне шубу, и теперь представляю вашему вниманию этот чудо-опыт.

В начале я не представляла, как можно решиться на то, что бы завернуть мороженое в шубу, даже если очень хочется поэкспериментировать. А если опыт не удастся, как ее потом отстирывать. Эх, была ни была!.

.

Мороженое положила в пакетики:) Завернула шубой и стала ждать. Ура, все замечательно! Шуба цела, и мороженое растаяло гораздо меньше, чем контрольный образец, стоявший рядом без шубы.

Как же здорово быть взрослой, иметь шубу и делать какие угодно детские опыты!

Источник: https://bogemasamara.ru/temperatura-zamerzaniya-solyanogo-rastvora-vody-pri-kakoi-temperature/

Почему соль заставляет снег таять?

Температура замерзания солевого раствора

Почему соль заставляет снег таять?

В зимний период обледеневшие дороги и тротуары посыпают солью, чтобы избавиться от гололеда и обеспечить безопасное передвижение для пешеходов и различного транспорта. Именно соль используется неспроста – этому есть научное объяснение с точки зрения физики.

Что такое плавление?

Плавление – это физический процесс, во время которого вещество переходит из одного агрегатного состояния в другое, то есть из кристаллического твердого в жидкое. Для плавления требуется соблюдение некоторых условий.

Каждое вещество имеет собственную температуру плавления или определенный диапазон температур. В данном случае лед или снег превращается в воду при участии соли.

В нормальном состоянии и без внешнего воздействия температура плавления снега составляет 0℃.

Плавление льда происходит при температуре 0°C

Большое значение имеет тот факт, что смесь веществ обычно плавится при более низкой температуре, чем те же вещества по отдельности.

Например, можно взять условный металл А с температурой плавления 500℃. Если к нему добавить другой металл, чтобы получился какой-нибудь сплав, то температура плавления данного сплава будет уже ниже – к примеру, 480℃.

Аналогичная ситуация происходит со снегом и солью.

Интересный факт: соль необычным образом воздействует на воду и в процессе закипания. Пресная вода закипает при 100℃, но если добавить и растворить в ней соль, то температура кипения увеличится. Точный градус зависит от концентрации соли в воде. Например, если раствор содержит 20% соли, то он закипит при температуре 105℃.

Для понимания данного процесса можно привести в качестве примера простой эксперимент. Необходимо набрать полстакана снега и еще горсть положить на дощечку, дождаться пока снег на дощечке растает. Если поставить стакан на образовавшуюся воду и замерить температуру внутри него, то она будет близка 0℃.

Остатки солевых смесей на дорогах

Теперь следует всыпать немного соли в стакан, перемешать и сразу снова замерить температуру. Удивительно, но градусник покажет примерно -18℃. Через несколько минут температура начнет повышаться, но дно стакана примерзнет к дощечке. Почему так происходит?

Когда в стакан добавили соль, температура плавления льда резко понизилась. Она может быть равна около -21℃. Для расплавления льда требуется большое количество энергии. Она берется из окружающей среды и смеси. В данном примере быстро замерзла лужа воды на дощечке. Таким образом, понижается температура смеси снега и соли.

Именно это явление используется при гололеде. Когда лед посыпают солью, образуется особый слой. Смесь снега и соли тает, поскольку понижается температура замерзания этого слоя.

Постепенно появляется пленка водно-солевого раствора, которая расширяется и расширяется, тем самым увеличивая площадь соприкосновения льда и соли. Этот процесс длится до тех пор, пока не растает весь лед.

Энергия берется из окружающего воздуха, поэтому и стоять на образующейся кашице из снега и соли холоднее.

Если рассмотреть этот процесс на более сложном физическом уровне, то лед покрыт тонким слоем квазижидкой воды. Он образуется за счет очень быстрых молекул, отрывающихся от основного кристалла льда. Квазижидкая вода при низкой температуре быстро затвердевает. Соль способствует снижению концентрации данных молекул и не дает воде заледенеть.

Чем опасна обработка дорог солью?

Несмотря на распространенность данного метода в борьбе с гололедом, он имеет массу недостатков. Когда снег в сочетании с солью тает, появляется грязная жидкость с большим количеством соединений хлора. Эти вещества оказывают негативное влияние на окружающие растения, почву, а также обувь пешеходов и покрышки транспортных средств.

Интересно:  Кто придумал штрихкод?

Обработка дорожного покрытия солью

По этой причине установлен свод правил, которых нужно придерживаться при обработке покрытия солью. В частности это – соблюдение дозировки.

На квадратный метр участка необходимо использовать максимум 450 г соли.

В промышленных средствах для борьбы с обледенением тоже используется хлорид натрия, но кроме него в составе присутствуют специальные добавки, снижающие вред от соли.

Смесь из нескольких веществ плавится при более низкой температуре, чем те же вещества, взятые по отдельности. Этот принцип работает с солью и снегом. В обычных условиях снег начинает таять при 0℃.

Если его смешать с солью, данный процесс запуститься уже при -18℃. Эффект смеси соли и льда используют для борьбы с гололедом на дорогах.

Но на квадратный метр покрытия можно использовать не больше 450 г соли, поскольку образующиеся хлоридные соединения наносят вред окружающей среде, обуви и покрышкам авто.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Эксперт и постоянный автор научно-популярного журнала: «Как и Почему». Свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 – 76533. Издание «Как и почему» kipmu.ru входит в список социально значимых ресурсов РФ.

Источник: https://kipmu.ru/pochemu-sol-zastavlyaet-sneg-tayat/

Соленая вода не замерзает. При какой температуре замерзает морская вода? Фото и видео с экспериментами

Температура замерзания солевого раствора

Температурный режим определяет в первую очередь скорость протекания процесса вымораживания.

Температура в области положительных и отрицательных значений влияет на скорость реакций, растворимость соединений, скорость растворения, коагуляции, а также на концентрацию недиссоциированных ионных пар. Различают несколько разновидностей температуры в растворах: структурная, температура замерзания.

Температура начала кристаллизации (температура замерзания) — температура, при которой в результате охлаждения раствора начинается образование кристаллов. Понижение температуры замерзания ΔТз — разность между температурой замерзания чистого растворителя и раствора.

Температура замерзания рассола всегда ниже температуры замерзания чистой воды и зависит от концентрации растворенных солей. Эта зависимость для рассолов может быть выражена уравнением:

где К — коэффициент пропорциональности; С — концентрация растворённого вещества в растворе.

В менее разбавленных растворах температура начала кристаллизации определяется по диаграмме состояния соответствующей системы. Поскольку температура замерзания морских вод и высокоминерализованных природных рассолов будет различной, то мы предполагаем, что расчёт этой температуры следует вести по разным формулам.

Нами была произведена аппроксимация экспериментальных данных по температурам замерзания растворов поваренной соли, морской воды и используемых в работе природных рассолов. Зависимости изменения температур замерзания в графической и аналитической формах представлены на рисунках 41-43.

Рис. 41. Зависимость температуры замерзания от минерализации раствора поваренной соли

Рис. 42. Зависимость температуры замерзания морской воды от минерализации

Рис. 43. Зависимость температуры замерзания рассола от минерализации

Из представленных значений температур замерзания (табл. 9) видно, что температура замерзания понижается по мере увеличения общей минерализации раствора и по мере увеличения числа компонентов, входящих в замораживаемую систему — ΔТз(NaCl) < ΔТз(морск.вода) < ΔТз(рассол).

Таблица 9. Анализ построенных графических зависимостей

Собщ, г/дм 3Температура замерзания, °С
раствор NaClморская вода
t=8∙10 -5 M 2 -0.0945M+1.0595,0.0557M+0.0378,t=-2∙10 -4 M 2 -0.0384M-0.7035,

*R 2 — достоверность аппроксимации

Известно, что вымораживание индивидуальных солей из опресняемой воды происходит при различных температурах, — так, при температуре -2°С выпадает углекислый кальций. При — 3,5°С сернокислый натрий. При понижении температуры до -20°С выпадает поваренная соль, до — 25,5-26°С хлориды магния и при очень низких температурах — 40-55°С выпадают хлориды калия и кальция .

Для отрицательных температур специфичен процесс образования кристаллогидратов, неустойчивых при температурах ниже 0°С. Например, гидрогалит NaCl*2H 2 O образуется при -0,15°С, MgCl 2 *12H 2 O стабилен при -15°С, а MgCl 2 *8H 2 O — ниже 0°С, Na 2 CO 3 *7H 2 O формируется только при -10°С.

KCl кристаллизуется при 0°С в виде KCl, при -6,6°С сосуществуют уже две фазы — KCl и KCl*H 2 O, при -10,6°С осаждается лишь KCl*H 2 O.

При отрицательной температуре формируются индивидуальные кристаллогидраты с максимально возможным количеством молекул кристаллизационной воды соответственно координационным числам при данном её значении и их смеси (но не смешанные кристаллы). Следует отметить аномальное понижение температур замерзания концентрированных растворов.

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Опыты со льдом для детей — это всегда интересно. Проводя опыты вместе с Владом, я даже сделала несколько открытий для себя.

Сегодня найдем ответы на следующие вопросы:

  • как ведет себя вода при замораживании?
  • что будет, если заморозить соленую воду?
  • шуба согреет лед?
  • и некоторые другие…

Температура замерзания солевого раствора

Температура замерзания солевого раствора

Слесарю
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: