При температуре 0 вода замерзает: Температура замерзания воды

При температуре 0° замерзает вода и при этой же температуре тает лёд. При каких условиях

определить1. Температуры, сначальная thконечная tkнаибольшая tmaxнаименьшая t min2. Полное изменение внутренней энер-гии, кДж3. Количество теплоты, из
…

расходован-ное для нагревания тела, кДж4. Расход топлива, г.​

Школьник решил испытать плавучесть пробирки. Он поместил цилиндрическую пробирку массой 60 г, высотой 40 см и площадью дна 3 см2 открытым концом вверх
…

в цилиндрический стакан высотой 60 см и площадью дна 1 дм2, заполненный водой. Пробирка не касается дна и стенок стакана, не протекает, донышко пробирки плоское и расположено горизонтально, вода из стакана не выливается. Плотность воды 1 г/см3.​

Яку масу піску можна нагріти від 18 до 78°С, використавши 264 МДж теплоти? Питома теплоємність піску 970 Дж/(кг.°С)​

Выбрать один правильный ответ​

по каким характерным признакам можете отличить механические явления от других физических явлений​

Реферат Внесок українських учених у розвиток фізики​

Зависимость координаты x от времени для двух тел, движущихся вдоль оси x, выражается в единицах СИ формулами x1= 6-5t, x2=-10+3tа) начертите на одном
…

чертиже графики зависимости х1(t) и х2(t) Б) что означает точка пересечения графиковВ) найдите графически (то есть с использованием графика) чему равны координата и время встречи тел в единицах СИГ) чтобы проверить правельность выполнения предыдущего задания найдите момент встречи двух тел tв из условия х1(tв) =х2(tв) затем найдите аналитически (то есть с помощью формул) координаты встречи тел

Помогите пожалуйста ​

определить1. Цена деления шкалы термометра, °CНижний предел измерения, °C.Верхний предел измерения, °C …2. Температура воды до погружениятела, °C ..
…

.Абсолютная погрешность, °C3. Температура воды и тела после егопогружения в жидкость, °C ..4. Изменение температуры воды, °C5. Количество теплоты, полученное (+)или отданное (-) водой, кДж6. Изменение температуры тела (tt-t2),°C..7. Начальная температура тела, °С.​

Визначити напрям руху провідника зі струмом у магнітному полі. срочно пж!​

Как правило, водоемы замерзают неравномерно

Как правило, водоемы замерзают неравномерно: сначала у берега, на мелководье, в защищенных от ветра заливах, а затем уже на середине. На озерах, прудах, ставках (на всех водоемах со стоячей водой, особенно на тех, куда не впадает ни один ручеек, в которых нет русла придонной реки, подводных ключей) лед появляется раньше, чем на речках, где течение задерживает льдообразование. На одном и том же водоеме можно встретить чередование льдов, которые при одинаковой толщине обладают различной прочностью и грузоподъемностью.

Ежегодно тонкий лед становится причиной гибели людей. Как правило, среди погибших чаще всего оказываются дети и рыбаки. Избежать происшествий можно, если соблюдать правила безопасности. Одна из самых частых причин трагедий на водоёмах — алкогольное опьянение. Люди неадекватно реагируют на опасность и в случае чрезвычайной ситуации становятся беспомощными.

Выходя на лед нужно быть крайне внимательным и соблюдать меры безопасности!!!

Ø Безопасным для человека считается лед толщиной не менее 10 сантиметров в пресной воде и 15 см в соленой.

Ø В устьях рек и притоках прочность льда ослаблена. Лед непрочен в местах быстрого течения, бьющих ключей и стоковых вод, а также в районах произрастания водной растительности, вблизи деревьев и камыша.

Ø Если температура воздуха выше 0 градусов держится более трех дней, то прочность льда снижается на 25 %.

Ø Прочность льда можно определить визуально: лёд прозрачный голубого, зеленого оттенка – прочный, а прочность льда белого цвета в 2 раза меньше. Лёд, имеющий оттенки серого, матово-белого или желтого цвета является наиболее ненадежным. Такой лёд обрушивается без предупреждающего потрескивания.

Ø Не отпускать детей на лед (на рыбалку, катание на лыжах, коньках) без сопровождения взрослых.

Правила поведения на льду:

Ø Нельзя выходить на лед в темное время суток и при плохой видимости (туман, снегопад, дождь).

Ø При переходе через реку следует пользоваться организованными ледовыми переправами.

Ø При вынужденном переходе водоема безопаснее всего придерживаться проторенных троп или идти по уже проложенной лыжне. Но если их нет, надо перед тем, как спуститься на лед, очень внимательно осмотреться и наметить предстоящий маршрут.

Ø Нельзя проверять прочность льда ударом ноги. Если после первого сильного удара поленом или лыжной палкой покажется хоть немного воды, — это означает, что лед тонкий, по нему ходить нельзя. В этом случае следует немедленно отойти по своему же следу к берегу, скользящими шагами, не отрывая ног ото льда и расставив их на ширину плеч, чтобы нагрузка распределялась на большую площадь. Точно так же поступают при предостерегающем потрескивании льда и образовании в нем трещин.

Ø Оказавшись на тонком, потрескивающем льду, следует осторожно повернуть обратно и скользящими шагами возвращаться по пройденному пути к берегу.

Ø На замерзший водоем необходимо брать с собой прочный шнур длиной 20 — 25 метров с большой глухой петлей на конце и грузом. Груз поможет забросить шнур к провалившемуся в воду товарищу, петля нужна для того, чтобы пострадавший мог надежнее держаться, продев ее под мышки.

Ø При переходе водоема группой необходимо соблюдать расстояние друг от друга (5–6 м).

Ø Замерзшую реку (озеро) лучше переходить на лыжах, при этом крепления лыж нужно расстегнуть, чтобы при необходимости быстро их сбросить; лыжные палки держать в руках, не накидывая петли на кисти рук, чтобы в случае опасности сразу их отбросить.

Ø Особенно осторожным нужно быть в местах, покрытых толстым слоем снега, в местах быстрого течения и выхода родников, вблизи выступающих над поверхностью кустов, осоки, травы, в местах впадения в водоемы ручьев, сброса вод промышленных предприятий.

Ø Если есть рюкзак, повесить его на одно плечо, что позволит легко освободиться от груза в случае, если лед провалится.

Ø При рыбной ловле на льду не рекомендуется делать лунки на расстоянии 5-6 метров одна от другой. Чтобы избежать беды, у рыбака должны быть спасательный жилет или нагрудник, а также веревка – 15-20 м длиной с петлей на одном конце и грузом 400-500 г на другом.

Ø Надо знать, что человек, попавший в ледяную воду, может окоченеть через 10-15 минут, а через 20 минут потерять сознание. Поэтому жизнь пострадавшего зависит от сообразительности и быстроты действия спасателей.

Ø ЗАПРЕЩАЕТСЯ: выходить на лед в состоянии алкогольного опьянения, прыгать и бегать по льду, собираться большим количеством людей в одной точке, выходить на тонкий лед, который образовался на реках с быстрым течением.

Что делать, если Вы провалились под лед?

Ø Не паниковать, не делать резких движений, стабилизировать дыхание.

Ø Широко раскинуть руки в стороны и постараться зацепиться за кромку льда, чтобы не погрузиться с головой.

Ø По-возможности перебраться к тому краю полыньи, где течение не увлечет Вас под лед.

Ø Попытаться осторожно, не обламывая кромку, без резких движений, наползая грудью, лечь на край льда, забросить на него одну, а затем и другую ногу. Если лед выдержал, медленно, откатится от кромки и ползти к берегу.

Ø Передвигаться нужно в ту сторону, откуда пришли, ведь там лед уже проверен на прочность.

Оказание помощи пострадавшему, провалившемуся под лед:

Ø Вооружиться любой длинной палкой, доской, шестом или веревкой. Можно связать воедино шарфы, ремни или одежду.

Ø Подползать к полынье очень осторожно, широко раскинув руки.

Ø Сообщить пострадавшему криком, что идете ему на помощь, это придаст ему силы, уверенность.

Ø Если Вы не один, то, лечь на лед и двигаться друг за другом.

Ø Подложить под себя лыжи, фанеру или доску, чтобы увеличить площадь опоры и ползти на них.

Ø За 3–4 метра протянуть пострадавшему шест, доску, кинуть веревку или шарф или любое другое подручное средство.

Ø Подавать пострадавшему руку небезопасно, так как, приближаясь к полынье, вы увеличите нагрузку на лед и не только не поможете, но и сами рискуете провалиться.

Ø Осторожно вытащить пострадавшего на лед, и вместе с ним ползком выбираться из опасной зоны.

Ø Доставить пострадавшего в теплое (отапливаемое) помещение. Оказать ему помощь: снять и отжать всю одежду, по возможности переодеть в сухую одежду и укутать полиэтиленом (возникнет эффект парника).

Ø Вызвать скорую помощь – 112.

Оказание первой медицинской помощи пострадавшему:

Ø При попадании жидкости в дыхательные пути, пострадавшему необходимо очистить полость рта, уложить его животом на колено так, чтобы голова свисала к земле и, энергично нажимая на грудь и спину, удалить воду из желудка и легких.

Ø Приступить к выполнению искусственного дыхания.

Ø Немедленно вызвать скорую медицинскую помощь.

Время безопасного пребывания человека в воде:

Ø При температуре воды 24° С время безопасного пребывания: 7-9 часов.

Ø При температуре воды 5-15° С — от 3,5 часов до 4,5 часов.

Ø Температура воды 2-3 ° С становится не безопасной для человека через 10-15 мин.

Ø При температуре воды минус 2° С окоченение может наступить через 5-8 мин.

2 РОНД Управления по ЮАО Главного управления МЧС России по г.Москве предупреждает при появлении запаха газа немедленно выключите газовую плиту, перекройте кран подачи газа, проветрите помещение и вызовите работников газовой службы по телефону «104» или пожарных и спасателей по телефону «101».

При какой температуре замерзает вода в озере — лед при 0 градусов

КАК ЗАМЕРЗАЕТ ПРУД

разное

Глубокая осень. Дни становятся всё короче и короче.

* Солнце выглянет на минуту из-за тяжёлых туч, скользнёт по земле своим косым лучом и снова скроется. Холодный ветер свободно гуляет по опустевшим ПОЛЯМ и обнажённому лесу, выискивая где-нибудь засохший цветок или прижавшийся к ветке лист, чтобы сорвать его, высоко поднять и потом бросить в ров, канаву или бо­розду. По утрам лужи уже покрываются хрустящими льдинками. Только глубокий пруд все ещё не хочет за­мёрзнуть, и ветер попрежнему рябит его серую гладь. Но вот замелькали пушистые снежинки. Они подолгу крутятся в воздухе, как бы не решаясь упасть на холод­ную неприветливую землю. Идёт зима…

Тонкая корка льда, образовавшаяся сначала у бере­гов пруда, ползёт на середину к более глубоким местам, и вскоре вся поверхность покрывается чистым прозрач­ным ледяным стеклом. Ударили морозы, и лёд стал тол­стым, чуть не в метр. Однако до дна ещё далеко. Подо льдом даже в сильные морозы сохраняется вода. Почему же глубокий пруд не промерзает до дна?

Известно, что кузнец нагревает железную шину, прежде чем надеть её на деревянный обод колеса. Охладившись, шина делается короче и плотно обжимает обод. Рельсы никогда не укладываются плотно друг к другу, иначе, на­гревшись на солнце, они обязательно изогнутся. Если на­лить полную бутылку масла и поставить её в тёплую воду, то масло станет переливаться через край.

Из этих примеров ясно, что при нагревании тела рас­ширяются, а, при охлаждении сжимаются. Это спра­ведливо почти для всех тел, но для воды этого нельзя утверждать безоговорочно. В отличие от других тел вода при нагревании ведёт себя по-особому. Если при нагре­вании тело расширяется, значит, оно становится менее плотным, — ведь вещества в этом теле остаётся столько же, а объём его увеличивается. При нагревании жидко­стей в прозрачных сосудах можно наблюдать, как более тёплые, и потому менее плотные, слои поднимаются со дна вверх, а холодные опускаются вниз. На этом осно­вано, между прочим, устройство водяного. отопления с естественной циркуляцией воды. Остывая в радиаторах, вода становится плотнее, опускается вниз и поступает в котёл, вытесняя вверх уже нагретую там и потому менее плотную воду.

Подобное движение происходит с наступлением осени и в пруду. Отдавая своё тепло холодному воздуху, вода охлаждается с поверхности пруда и, как более плотная, стремится опуститься на дно, вытесцяя собой нижние тёплые, менее плотные слои. Однако такое движение бу­дет совершаться только до тех пор, пока вся вода не остынет до температуры плюс 4 градуса. Собравшаяся на дне при 4 градусах вода уже не будет подниматься вверх, хотя бы поверхностные её слои и имели температуру бо­лее низкую. Почему?

Вода при 4 градусах имеет самую большую плотность. При всех других температурах — выше или ниже 4 гра­дусов — вода оказывается менее плотной, чем при этой температуре.

В этом и заключается одно из отступлений воды от закономерностей, общих для других жидкостей, одна из её аномалий (аномалия — это отклонение от нормы). Плотность всех других жидкостей, как правило, начиная от температуры плавления, при нагревании уменьшается.

Что же произойдёт дальше при остывании пруда? Верхние слои воды становятся всё менее и менее плот­ными. Поэтому они остаются на поверхности и при нуле градусов превращаются в лёд. По мере дальнейшего остывания корка льда растёт, а под ней лопрежнему на­ходится жидкая вода с температурой, лежащей между нулём и 4 градусами.

Здесь, вероятно, у многих возникнет вопрос: почему же нижняя кромка льда не тает, если она находится в соприкосновении с водой? Потому, что тот слой воды, ко­торый непосредственно соприкасается с нижней кромкой льда, имеет температуру нуль градусов. При этой тем­пературе одновременно существуют и лёд и вода. Для того чтобы лёд превратился в воду, необходимо, как уви­дим дальше, значительное количество тепла. А этого тепла нет» Небольшой слой воды с температурой в нуль

Градусов отделяет от льда более глубокие слои тёплой воды.

Но теперь представьте себе, что вода ведёт себя так, как большинство других жидкостей. Достаточно было бы незначительного мороза, как все реки, озёра, а может быть, и северные моря, в течение зимы промёрзли бы до дна. Многие из живых существ подводного царства были бы обречены на гибель.

Правда, если зима очень продолжительная и суровая, то многие не слишком глубокие водоёмы действительно промерзают до дна. Но в наших широтах это наблюдается крайне редко. Промерзанию воды до дна препятствует и сам лёд: он плохо проводит тепло и защищает собой ниж­ние слои воды от дальнейшего охлаждения. Обитатели водоёмов должны быть благодарны воде за эту особен­ность.

За время с 1949 по 1955 год у нас появится больше 40 тысяч новых прудов и водоёмов. При строительстве водоёмов, в которых предполагается разводить рыбу, учитывается возможность промерзания их до дна в суро­вые зимы. Поэтому пруды, в которых будет разводиться рыба, устраивают как можно более глубокими.

При нуле градусов по Цельсию вода замерзает или тает?

Если лёд тоже считать водой (замерзшей), то на поставленный вопрос можно дать три разных ответа — в зависимости, как говорят, «от условий эксперимента». Предполагается, что давление близко к атмосферному (во всяком случае, не вакуум).

Первый случай. Лед плавает в воде при нулевой температуре, система очень хорошо термоизолирована, в сосуде плотная крышка, вода не испаряется. Такое положение называется безразличным равновесием. То есть лед не тает, вода не замерзает.

Второй случай. То же самое (лед плавает в воде, температура 0°С), но всё это находится (например, в кастрюле) на столе в комнате. В этом случае тепловая энергия извне (в основном от воздуха) будет поступать к воде и льду, и лед будет таять, пока весь не растает. При этом температура в кастрюле меняться не будет — если есть перемешивание. Без него произойдет расслоение: более теплая вода будет опускаться на дно кастрюли, а более холодная подниматься вверх, туда, где плавает лёд. После того, как весь лед растает, вода и кастрюля будут медленно нагреваться до комнатной температуры.

Третий случай. Лед и вода в кастрюле находятся в условиях, когда тепловая энергия передается от кастрюли, воды и льда наружу. Например, кастрюлю выставили зимой на холод (температура ниже нуля) или поставили в морозильную камеру. В этом случае вода будет замерзать, но если содержимое перемешивать, то температура еще не замерзшей воды, как и льда, будет по-прежнему нулевой. После замерзания всей воды в кастрюле температура льда в ней начнет понижаться, пока не станет равной температуре окружающего воздуха.

Что влияет на градус замерзания

Представим, что у нас есть идеальная среда с температурой ровно 0°C – общеизвестно, что вода замерзает именно при этом градусе – и в эту среду мы помещаем кусочек льда и воду в жидком состоянии. Что произойдет? Собственно, ничего: вода не замерзнет, а лед не начнет таять. Объяснение в том, что в данной модели нет условий для фазового перехода.

Простыми словами: помимо снижения температуры до определенного градуса, на замерзание воды влияют и другие факторы. Один из них – атмосферное давление, которое создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. И температура замерзания воды находится в прямой зависимости от давления.

Рассмотрим это на примере: чем выше мы поднимаемся над уровнем моря, ниже становится атмосферное давление и тем выше должна быть температура для кристаллизации воды. На высоте в 1000 метров вода замерзает при температуре +2 °C; поднявшись еще на километр, мы увидим, что вода кристаллизируется уже при +4 °C.

Наличие примесей

Также, кроме давления и температуры, на замерзание воды влияет ее состав: в ней в том или ином количестве находятся органические и минеральные частицы, то есть кусочки глины, песка, пыли. Когда температура в окружающей среде снижается до необходимого градуса, вокруг этих частиц образуются кристаллы: кусочки пыли, песка, камня выполняют роль ядрового центра, вокруг которого начинается процесс кристаллизации.

А в дистиллированной (очищенной) воде процесс замерзания протекает иначе: поскольку в ней нет потенциальных ядер кристаллизации, вода может охладиться до минусовой температуры, но не замерзнуть.

Итак, время замерзания воды зависит от таких факторов:

• атмосферное давление в окружающей среде;
• температура воздуха;
• количество жидкости;
• ее химический состав;
• в какой емкости находится h3O (или отсутствие емкости).

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.

Температура замерзания воды с солью находится в тесной связи со степенью её солёности: чем больше соли в растворе, тем при более низком положении ртутного столбика он замёрзнет.

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.

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.

Физические основы образования льда

Возможны два случая образования льда при охлаждении воды: первый, когда в воде отсутствуют-кристаллы льда или ядра для их образования, второй — когда в охлаждаемой воде они присутствуют. Каждый из них имеет свои особенности образования льда. В первом случае процесс льдообразования характеризуется большой сложностью и еще недостаточно изучен. Во втором случае процесс льдообразования более простой, что позволяет определить количественные зависимости толщины и скорости намораживания льда от условий охлаждения воды и установить, таким образом, степень влияния отдельных факторов на этот процесс.

В холодильной технике льдообразование почти всегда протекает в условиях, когда имеются необходимые предпосылки для возникновения кристаллов льда. Образование твердой фазы из жидкой начинается только в отдельных точках — центрах кристаллизации. В свою очередь образование первичных центров кристаллизации возможно только при переохлаждении жидкости. Переохлаждением жидкости — называют разность температур между температурой плавления твердой фазы и температурой, при которой выделяются первые кристаллы. После появления кристаллов температура жидкости возрастает до температуры плавления. Необходимость переохлаждения вызывается тем, что возникающие группировки (диспергированные кристаллы) с упорядоченным размещением молекул, близким к структуре кристаллов твердой фазы, неустойчивы. Эти группировки в соответствии с квазикристаллическим строением жидкости непрерывно разрушаются под воздействием теплового движения молекул. Когда температура жидкости становится ниже точки плавления, воздействие теплового движения молекул уменьшается.

Однако эти группировки, представляющие собой только несколько молекул с правильной кристаллической ориентировкой, остаются неустойчивыми и в условиях переохлаждении. Кристаллическая группировка становится устойчивой только тогда, когда в ней содержится несколько сот молекул. Образование такой группировки не может происходить самопроизвольно: оно требует содержания в жидкости твердых частиц. Стабильность этих групп может возникнуть только на поверхности раздела жидкости и твердых частиц, так как здесь имеется пленка жидкости, обладающая особыми свойствами молекулярной ориентации, отличающими ее от остальной массы жидкости.

При движении воды у охлаждаемой стенки первые кристаллы должны выделяться в виде тонкого слоя льда, так как у нее находится наиболее переохлажденная пленка жидкости, обладающая свойствами молекулярной организации, необходимыми для образования устойчивых группировок.

Наиболее благоприятными условия будут тогда, когда теплопередающая стенка по структуре своей поверхности приближается к структуре кристаллов льда и когда теплопередача через стенку проходит интенсивно. Поэтому шероховатые металлические стенки, особенно медные, при интенсивном охлаждении создают более благоприятные условия для образования первых кристаллов льда, чем гладкие и полированные, особенно стеклянные, при медленном их охлаждении.

При интенсивном охлаждении воды с температурой выше 0°С у металлической стенки образуется тонкий сплошной слой льда и переохлаждение воды резко падает до тысячных долей градуса (практически можно считать, что переохлаждение отсутствует). Температура поверхности льда на границе с водой в течение всего дальнейшего процесса охлаждения ее остается постоянной и равной 0°С. Действительно, температура плавления льда при атмосферном давлении не может быть выше 0°С, так как известно, что иметь двойную фазу вещество в перегретом состоянии не может. С другой стороны, температура может понижаться лишь на тысячные доли градуса. Таким образом, практически температура льда на границе может быть принята равной 0°С.

Эта важная особенность процесса намораживания льда у охлаждаемой стенки, омываемой водой, позволяет получить сравнительно простые расчетные зависимости, характеризующие динамику намораживания льда в воде плюсовой температуры.

Популярные темы:

• Город ленкорань

  Ленкорань от А до Я: отели, пляжи, море, развлечения и экскурсии. Яркие фото и видео.…

• Этапы круговорота воды

  Круговорот в природе Деятельность живых организмов сопровождается извлечением из окружающей их неживой природы больших количеств…

При какой температуре замерзает вода?. Вторая Книга всеобщих заблуждений

При какой температуре замерзает вода?

Чистая вода при О °С не замерзает – как и вода морская.

Для того чтобы вода замерзла, ей нужно что-то, к чему могли бы прицепиться ее молекулы. Кристаллы льда формируются вокруг «ядер» – например, частичек пыли. Если же таковых нет, можно охладить воду до -42 °C, прежде чем та начнет замерзать.

Охлаждение воды без замораживания известно как «переохлаждение». Делать это нужно не торопясь. Можно, к примеру, поместить бутылку очень чистой воды в морозильник и переохладить ее. Но стоит вам вытащить бутылку наружу и постучать пальцем по стеклу – вода в момент превратится в лед.

Сверхбыстрое охлаждение воды имеет совершенно иной эффект. Минуя стадию льда (обладающую равномерной кристаллической решетчатой структурой), она трансформируется в хаотическое аморфное твердое тело, известное как «стеклообразная вода» (названная так из-за случайного расположения молекул, схожего со структурой стекла). Для получения «стеклообразной воды» температуру необходимо понизить до -137 °C буквально за пару миллисекунд. «Стеклообразную воду» на Земле можно встретить лишь в стенах лабораторий, но во Вселенной как раз эта форма воды встречается наиболее часто – именно из нее состоят кометы.

Из-за высокого содержания солей морская вода регулярно охлаждается ниже О °С без замерзания. Кровь рыб, как правило, замерзает где-то при -0,5 °C, поэтому морских биологов долго ставил в тупик вопрос: как рыбы ухитряются выживать в полярных морях? Оказывается, такие виды, как антарктическая ледяная рыба и сельдь, вырабатывают в поджелудочной железе белки, впитываемые их кровью. Именно белки препятствуют образованию ядер кристаллизации льда (почти как антифриз в радиаторе автомобиля).

Зная об особенностях воды при низких температурах, вы не удивитесь, узнав, что точка ее кипения (даже при нормальном давлении) – не обязательно 100 °C. Она вполне может быть и гораздо выше. Правда, и здесь жидкость нужно нагревать медленно, причем в сосуде без единой царапины. Именно в царапинах содержатся те самые воздушные полости, возле которых формируются первые пузырьки.

Кипение начинается, когда пузырьки водяного пара, расширяясь, пробивают поверхность воды. Чтобы такое произошло, температура должна быть достаточно высока – настолько, чтобы давление, создаваемое паровым пузырьком, превысило атмосферное. В нормальных условиях это 100 °C, но если в воде нет мест, где могут образовываться пузырьки, для преодоления поверхностного натяжения пробивающихся в жизнь пузырьков требуется больше тепла. (По той же причине надувать воздушный шарик вначале труднее, чем под конец.)

Этим, кстати, объясняется, почему чашка с кипящим кофе может взорваться, забрызгав все вокруг, стоит вынуть ее из микроволновой печи или помешать в ней ложкой. Движение вызовет цепную реакцию, в результате чего вся содержащаяся в кофе вода стремительно испарится.

И наконец, еще одна, последняя водяная странность: горячая вода замерзает быстрее холодной. Первым на это обратил внимание Аристотель еще в IV веке до н. э„однако научный мир признал его правоту лишь в 1963 г. – спасибо упорству танзанийского школьника по имени Эрасто Мпемба. Мальчуган подтвердил слова древнего грека, наглядно продемонстрировав, что подслащенная молочная смесь превратится в мороженое быстрее, если ее сначала нагреть. Но в чем тут секрет, нам неизвестно до сих пор.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

ЗАМЕРЗАНИЕ — это… Что такое ЗАМЕРЗАНИЕ?

Температура замерзания воды | Интересные факты, мифы, заблуждения

Чистая вода при 0 °С не замерзает— как и вода морская.

Для того чтобы вода замерзла, ей нужно что-то, к чему могли бы прицепиться ее молекулы. Кристаллы льда формируются вокруг «ядер» — например, части­чек пыли. Если же таковых нет, можно охладить воду до -42 °С, прежде чем та начнет замерзать.

Охлаждение воды без замораживания известно как «переохлаждение». Делать это нужно не торопясь. Мож­но, к примеру, поместить бутылку очень чистой воды в морозильник и переохладить ее. Но стоит вам вытащить бутылку наружу и постучать пальцем по стеклу — вода в момент превратится в лед.

Сверхбыстрое охлаждение воды имеет совершенно иной эффект. Минуя стадию льда (обладающую равно­мерной кристаллической решетчатой структурой), она трансформируется в хаотическое аморфное твердое тело, известное как «стеклообразная вода» (названная так из-за случайного расположения молекул, схожего со струк­турой стекла). Для получения «стеклообразной воды» температуру необходимо понизить до -137 °С буквально за пару миллисекунд. «Стеклообразную воду» на Земле можно встретить лишь в стенах лабораторий, но во Все­ленной как раз эта форма воды встречается наиболее часто — именно из нее состоят кометы.

Из-за высокого содержания солей морская вода регу­лярно охлаждается ниже 0 °С без замерзания. Кровь рыб, как правило, замерзает где-то при -0,5 °С, поэтому мор­ских биологов долго ставил в тупик вопрос: как рыбы ухитряются выживать в полярных морях? Оказывается, такие виды, как антарктическая ледяная рыба и сельдь, вырабатывают в поджелудочной железе белки, впитыва­емые их кровью. Именно белки препятствуют образова­нию ядер кристаллизации льда (почти как антифриз в радиаторе автомобиля).

Зная об особенностях воды при низких температурах, вы не удивитесь, узнав, что точка ее кипения (даже при нормальном давлении) — не обязательно 100 °С. Она вполне может быть и гораздо выше. Правда, и здесь жидкость нужно нагревать медленно, причем в сосуде без единой царапины. Именно в царапинах содержатся те самые воздушные полости, возле которых формируются первые пузырьки.

Кипение начинается, когда пузырьки водяного пара, расширяясь, пробивают поверхность воды. Чтобы такое произошло, температура должна быть достаточно высо­ка — настолько, чтобы давление, создаваемое паровым пузырьком, превысило атмосферное. В нормальных усло­виях это 100 °С, но если в воде нет мест, где могут образовываться пузырьки, для преодоления поверхност­ного натяжения пробивающихся в жизнь пузырьков тре­буется больше тепла. (По той же причине надувать воз­душный шарик вначале труднее, чем под конец.)

Этим, кстати, объясняется, почему чашка с кипящим кофе может взорваться, забрызгав все вокруг, стоит вы­нуть ее из микроволновой печи или помешать в ней ложкой. Движение вызовет цепную реакцию, в результа­те чего вся содержащаяся в кофе вода стремительно испарится.

И наконец, еще одна, последняя водяная странность: горячая вода замерзает быстрее холодной. Первым на это обратил внимание Аристотель еще в IV веке до н. э., однако научный мир признал его правоту лишь в 1963 г. — спасибо упорству танзанийского школьника по имени Эра-сто Мпемба. Мальчуган подтвердил слова древнего грека, наглядно продемонстрировав, что подслащенная молочная смесь превратится в мороженое быстрее, если ее сначала нагреть. Но в чем тут секрет, нам неизвестно до сих пор.

Почему пресная вода замерзает сверху вниз?

Вода с нулевым градусом немного легче, чем вода с температурой 4 градуса, поэтому, если мы возьмем водоем с температурой выше точки замерзания и понизим температуру вокруг него (обычно выше нее в отношении озера, когда температура воздуха падает), более холодная вода должна быть на сверху и в контакте с более холодным воздухом, и сначала заморозить.

В воде есть немного воздуха. Если вы посмотрите на кубики льда, вы увидите, что кубики льда замерзают сверху и с боков (это имеет смысл, потому что холод окружает лоток для кубиков льда. Это задерживает пузырьки воздуха в середине, потому что воздух не замерзает. при таких температурах.

Вы можете увидеть чистый лед (который замерз первым) и белый лед — белый из-за крошечных пузырьков воздуха, которые замерзли последними. Вода замерзает там, где соприкасается с холодом. Он также будет плавать вверх, если может, потому что он легче, лед часто структурирован и находится на месте, поэтому он не всегда плавает вверх, а вместо этого будет замерзать на месте.

Прозрачный лед, который иногда используют в барах, замораживают снизу вверх. Это достигается путем замораживания снизу и, часто, поддержания циркуляции воды.

У озера нет механизма замерзания снизу вверх, если только вы не нашли способ сделать Землю холоднее под озером. Вода также является очень редким веществом, которое расширяется и становится светлее при замерзании. Большинство материалов конденсируются и тонут при замерзании.

Прозрачный лед изготавливается методом направленной заморозки . Так что это действительно ответ из двух частей. Да, лед и вода с нулевой температурой плавают наверху, когда озеро близко и находится в зоне замерзания, но также и там, где холод соприкасается с озером. Воздух довольно часто опускается ниже нуля. Земля ниже озера, гораздо реже, если вообще.

Если вы вылейте ведро воды в очень холодное углубление на земле при температуре ниже нуля и увидите, как оно замерзает, есть большая вероятность, что вы заметите замерзание снизу вверх.

Вода замерзает при 0 или?

Вода замерзает при 0 или?

Нас всех учили, что вода замерзает при 32 градусах по Фаренгейту, 0 градусам Цельсия, 273,15 Кельвина. Ученые обнаружили жидкую воду с температурой -40 градусов по Фаренгейту в облаках и даже охлаждающую воду до -42 градусов по Фаренгейту в лаборатории.

Может ли соленая вода замерзнуть?

Океанская вода замерзает так же, как пресная, но при более низких температурах. Пресная вода замерзает до 32 градусов по Фаренгейту, а морская вода — до 28.4 градуса по Фаренгейту из-за соли в нем. Однако, когда морская вода замерзает, лед содержит очень мало соли, потому что замерзает только вода.

Что вызывает замерзание воды?

Замерзание происходит, когда молекулы жидкости становятся настолько холодными, что замедляются настолько, чтобы зацепиться друг за друга, образуя твердый кристалл. Для чистой воды это происходит при температуре 32 градуса по Фаренгейту, и, в отличие от большинства других твердых тел, лед расширяется и на самом деле менее плотен, чем вода. Вот почему плавают кубики льда!

Может ли вода замерзнуть при 33 градусах?

Вода не замерзает при температуре воздуха 33 градуса или выше, независимо от того, насколько холодно ветром ниже нуля.Охлаждение ветром не действует на неодушевленные предметы, и их нельзя охладить ниже температуры окружающего воздуха.

Ледяная вода всегда 32 градуса?

Так же, как температура воды колеблется от 32 (градусов) до 212 (градусов) (точки замерзания и кипения), температура льда колеблется от 32 (градусов) и ниже. Кубик льда, находящийся в морозильной камере с температурой воздуха -20 (градусов), также остынет до -20 (градусов).

При какой температуре вода начинает замерзать?

32 ° F

Считается ли 32 градуса морозом?

Вода, как и все вещества, замерзает при определенной температуре.Температура замерзания воды составляет 0 градусов по Цельсию (32 градуса по Фаренгейту). Когда температура воды опускается до 0 градусов Цельсия и ниже, она начинает превращаться в лед. Когда он замерзает, он выделяет тепло в окружающую среду.

Снег превращается в лед?

Снежинки спрессовываются в круглые зерна, улавливающие и сжимающие воздух. Зерна снега плавятся и деформируются. Между снежинками закрываются пузырьки воздуха — образуется фирн. Превращение снега в фирн и, в конечном итоге, в твердый лед вызвано увеличением веса льда.

Насколько холодной может быть вода?

Химики выяснили, насколько холодна вода до того, как она замерзнет. Как низко ты можешь пасть? Для воды ответ — -55 градусов по Фаренгейту (-48 градусов по Цельсию; 225 Кельвинов). Исследователи из Университета Юты обнаружили, что это самая низкая температура, которую может достичь жидкая вода, прежде чем она станет льдом.

Какая самая холодная жидкость, которую вы можете пить?

Так вот, химики из Университета Юты, возможно, решили одну загадку, показав, как может быть холодная вода до того, как она обязательно замерзнет: 48 градусов ниже нуля по Цельсию (минус 55 по Фаренгейту).Это на 48 градусов по Цельсию (87 градусов по Фаренгейту) холоднее, чем то, что большинство людей считает точкой замерзания воды, а именно 0 C (32 F).

Умирает ли рыба в замерзшем озере?

В неглубоких озерах, которые промерзают почти до дна, рыба может погибнуть, когда в воде остается недостаточно кислорода. Однако более холодная вода может содержать больше растворенного газа, чем более теплая вода, поэтому вода с температурой ниже точки замерзания содержит больше всего кислорода. Затем, поскольку метаболизм рыб замедлился, они потребляют меньше кислорода.

Есть ли во льду кислород?

Лед — это встречающееся в природе кристаллическое неорганическое твердое вещество с упорядоченной структурой. Он имеет регулярную кристаллическую структуру, основанную на молекуле воды, которая состоит из одного атома кислорода, ковалентно связанного с двумя атомами водорода, или H – O – H.

Почему вода подо льдом не замерзает?

Гравитационный вес всей воды выше в озере давит на воду глубоко в озере.Давление позволяет воде у дна озера остывать, не расширяясь и не поднимаясь. Из-за давления вода на дне глубоких озер может стать холодной, но не замерзнуть до льда.

Что было бы, если бы лед не плавал?

Если бы лед не плавал, жизнь под водой была бы невозможна! Он остается наверху, и лед постепенно становится толще, замораживая наши озера и пруды сверху вниз. Когда озера и пруды замерзают, лед на поверхности образует воздушные карманы и помогает изолировать воду, чтобы она не замерзла.

Вода замерзает сверху вниз?

Вода замерзает сверху вниз — что позволяет льду плавать — из-за странной особенности поведения воды при понижении температуры. Для большинства соединений падение температуры приводит к уменьшению объема соединения при увеличении его плотности, при этом атомы и молекулы становятся более плотно упакованными вместе.

Может ли вода замерзнуть при 4 градусах?

Этот процесс продолжается до тех пор, пока поверхностная вода не остынет ниже 4 градусов по Цельсию, после чего она станет менее плотной и в конечном итоге замерзнет.Помните, что вода наиболее плотная при 4 градусах Цельсия. Он становится менее плотным выше и ниже этой температуры.

Будет ли замерзать чистая вода?

«Вопреки распространенному мнению, чистая жидкая вода обычно не замерзает при температуре плавления 0 ° C, а вместо этого может переохлаждаться до температуры -38 ° C.

Абсолютный Ноль Абсолют?

Температура по шкале Кельвина

Сейчас, когда я печатаю это предложение, северное полушарие Земли отклонено от яркого светового шара, которым является Солнце, и здесь холодно (условно говоря).Люди давно записывают и измеряют температуру окружающей среды, и не зря. Постоянное наблюдение за термометром помогает нам подготовиться к потенциальным опасностям холода. Возьмем, к примеру, ноль градусов Цельсия. При такой температуре вода начинает замерзать. В некоторых случаях трубы, по которым течет вода, выходят из строя, а затем такая низкая температура может привести к различным смертельным недугам. Однако ноль градусов по Цельсию — это довольно тепло по сравнению с нулем по шкале Фаренгейта (в конце концов, вода замерзает при 32 F).

Тем не менее, ни один из них не может сравниться с температурой, известной как абсолютный ноль.

Абсолютный ноль — это минимально возможная температура, которая достигается при нулевом градусе Кельвина. Чтобы смоделировать, насколько холоден абсолютный ноль, подумайте об этом: вода замерзает при 0 ° C или 32 ° F), что составляет 273 кельвина (даже близко к абсолютному нулю). Фактически, абсолютный ноль не достигается, пока вы не достигнете -273 ° C или -459 ° F (даже пустое пространство не так холодно; оно составляет около 2,7 К из-за остаточного тепла, оставшегося от Большого взрыва).

Итак, что такое абсолютный ноль? Короче говоря, абсолютный ноль — это когда все молекулярное движение прекращается. При такой температуре вещи не просто замораживаются (или становятся твердыми). Скорее, это точка, в которой энтропия достигает минимального значения. Если вы не знаете, что означает «энтропия», это относится к степени беспорядка в системе (подробное описание можно найти здесь). Короче говоря, чем выше ваша температура, тем выше ваша энтропия. Чем ниже ваша температура, тем ниже ваша энтропия. Если задуматься, вся температура на самом деле означает то, насколько движутся все атомы в веществе (жидкости, газе, твердом теле и т. Д.).Итак, по мере того, как вы вкладываете энергию в систему, атомы перемещаются больше, становятся более беспорядочными, и бац! У вас высокая энтропия.

Эта система довольно неупорядоченная, поэтому более высокая энтропия.
Источник изображения: Грег Л.

В большинстве случаев абсолютный ноль является абсолютным, если у вас нет модной лаборатории и большого количества оборудования. В этом случае вы можете «перевернуть» температуру системы, фактически сделав ее отрицательной по шкале Кельвина. Это кажется невозможным, правда? Как выйти за пределы абсолютного нуля ? Через очень сложный процесс.И благодаря этому процессу кажется, что мы изменили все, что мы знали о температуре и о том, что значит быть холодным.

Вы можете спросить: «Как получить температуру ниже самой низкой?» Ответ: вы делаете что-то очень и очень горячее. На этом этапе мы должны думать об отдельных атомах. По мере увеличения средней энергии для системы (назовем ее газом) некоторые атомы приобретают энергию и занимают более высокое энергетическое состояние, в то время как другие занимают более низкие энергетические состояния. Это делает систему более неупорядоченной (следовательно, более высокой энтропией).В этом примере все атомы рассредоточены и имеют разные энергии и так далее. Наивысшая положительная температура означает, что газ настолько разупорядочен, насколько это возможно, с атомами во всех возможных состояниях. А теперь представьте, что вы продолжаете добавлять в газ энергию сверх максимальной энтропии. Даже атомы с самой низкой энергией начинают занимать более высокие энергетические состояния, пока все атомы не окажутся в одинаковом состоянии (с одинаковой энергией). Для меня это звучит как низкая энтропия (более подробное описание эксперимента можно найти здесь).

Слева: частицы с низкой энтропией при низкой температуре.
В центре: максимальная энтропия (бесконечная температура).
Справа: низкая энтропия, но очень высокая температура (отрицательная температура). (Предоставлено: Бен Леза из FQTQ)

Для большинства из нас вышеупомянутый пример не имеет смысла … Итак, чтобы получить полное представление о теме, давайте визуализируем ее с помощью графика или, что еще лучше, картинки. Представьте, что у вас есть группа очень холодных частиц (низкая температура, или не очень подвижная, или низкая энтропия).Эти частицы занимают долину в нашем визуальном ландшафте науки. Теперь, когда вы добавляете энергии (тепла) в смесь, частицы начинают подниматься на гору. Некоторые частицы взлетают по склону с юношеским задором, а некоторые отстают. Теперь у нас выше энтропии ; наши частицы находятся дальше друг от друга, некоторые все еще находятся в долине, некоторые только уходят, а другие продолжают свой путь прямо в гору. Со временем, по мере того, как мы добавляем в систему все больше и больше энергии, одни частицы достигнут вершины горы, другие — сразу за ними, другие — позади них, и так далее.Теперь наши частицы находятся в на каждые места на горе; ни одна частица не находится рядом с другой частицей — это чистое безумие. Мы достигли максимальной энтропии в нашей системе; частицы больше не могут распространяться, температура бесконечно высокая, и вся гора покрыта.

Теперь мы продолжаем добавлять энергию этой горе, и по мере увеличения энергии у частиц нет другого выбора, кроме как взобраться на гору. Вскоре частицы образуют группы, устойчиво движущиеся вверх, и, в конце концов, частицы достигают пика, все вместе очень возбужденные.Теперь кажется, что наши частицы очень близки друг к другу, очень упорядочены — но все еще очень энергичны. Наша гора снова имеет низкую энтропию, но очень, очень высокую энергию. Наши частицы сейчас имеют отрицательную температуру. Поздравляю частицы!

Полезно думать о температуре не как о линии, а как о круге: когда ваша температура достигает бесконечности, вы переходите сразу к отрицательной бесконечности, затем к отрицательному абсолютному нулю и т. Д. Можно с уверенностью сказать, что этого не происходит в естественном мире (насколько нам известно), но ученые снова и снова доказывают, что на самом деле мы можем превзойти бесконечно высокую температуру в отрицательные абсолютные температуры.

Если нарушение законов физики вас недостаточно, отрицательные абсолютные температуры могут предложить ученым еще больше. Один захватывающий эффект заключается в том, что газовое облако при отрицательной абсолютной температуре может бросить вызов гравитации и столкнуться с ней (что обычно не делает материя). Атомы ниже абсолютного нуля также обладают интересным качеством — они действуют как темная энергия. Вместо этого привлекательные атомы, которые обычно схлопываются внутрь себя, выталкиваются наружу и стабилизируются отрицательной температурой, что может быть очень интересно космологам, изучающим эффекты темной энергии и расширения Вселенной.

В любом случае, всегда помните, когда наука дает вам правило или закон, это на самом деле просто предлог, чтобы попытаться его нарушить — в этом и вся суть науки, доказывая свою неправоту, и это яркий тому пример.

Как обычно, забавное видео, объясняющее отрицательные абсолютные температуры: здесь.

Читатели футуризма: узнайте, сколько вы можете сэкономить, переключившись на солнечную энергию, на UnderstandSolar.com. Регистрируясь по этой ссылке, Futurism.com может получать небольшую комиссию.

Какая точка замерзания воды?

по Фаренгейту, Цельсию и Кельвину. Температура замерзания воды составляет 32 градуса по Фаренгейту, 0 градусов Цельсия и 273,15 Кельвина.

Вы знаете температуру замерзания воды? Точка замерзания такая же, как и точка плавления? Вот посмотрите на температуру точки замерзания, факторы, которые на нее влияют, и на то, совпадает ли она с точкой плавления.

Температура нормальной точки замерзания воды

Температура точки замерзания воды составляет 32 ° F, 0 ° C или 273.15 К . Обратите внимание, что у температуры Кельвина отсутствует символ градуса, потому что шкала Кельвина является абсолютной шкалой температуры. Это температура, при которой жидкая вода претерпевает фазовый переход в твердый лед при давлении в 1 атмосферу.

Разница между точкой замерзания и точкой плавления

Точка замерзания — это температура, при которой жидкость превращается в твердое тело, а точка плавления — это температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость. Для большинства практических целей две температуры одинаковы.Таким образом, температура плавления воды также равна 32 ° F, 0 ° C или 273,15 K.

Иногда точка замерзания чистой воды может быть намного ниже, чем нормальная точка замерзания или точка плавления. Причина в том, что воду легко переохлаждать. Переохлажденная вода — это вода, в которой отсутствуют примеси, пузырьки воздуха или поверхностные дефекты, которые способствуют образованию кристаллов. Очень чистая вода в гладком контейнере может достигнуть температуры от -40 до -42 ° F (-40 ° C) до того, как она замерзнет!

Факторы, которые могут изменить точку замерзания

Если вы посмотрите на фазовую диаграмму, вы увидите, что температура точки замерзания зависит от давления.Для большинства веществ снижение давления ниже 1 атмосферы снижает точку замерзания. Однако с водой происходит обратное. Повышение давления сначала дает более низкую температуру замерзания. Причина в том, что водородная связь между молекулами воды делает жидкость более плотной, чем твердое тело, и очень стабильной. При очень низком давлении вода превращается непосредственно из водяного пара в лед, никогда не становясь жидкостью.

Температура замерзания воды зависит от ее давления. (Изображение: Cmglee, CC 3.0)

Примеси также влияют на температуру замерзания воды.Почти во всех случаях растворение вещества (например, сахара, соли, спирта) снижает температуру замерзания. Это называется понижением точки замерзания. Это коллигативное свойство вещества, что означает, что оно зависит от количества частиц, добавленных в воду, а не от химической природы частиц. Ученые из Университета Лидса обнаружили исключение для депрессии точки замерзания. Сульфат аммония, соль, фактически повышает температуру замерзания воды.

Частицы, не растворяющиеся в воде, например пыль или пыльца, также повышают температуру замерзания воды.Частицы действуют как точки зарождения. По сути, они дают молекулам воды точку прикрепления, чтобы начать процесс кристаллизации в лед. Горнолыжные курорты используют это свойство, чтобы делать снег при температуре выше нуля.

Ссылки

• Atkins, P.W. (2017). Элементы физической химии . ISBN 978-0-19-879670-1.
• Pedersen, U.R .; и другие. (Август 2016 г.). «Термодинамика замерзания и плавления». Природные коммуникации . 7 (1): 12386. DOI: 10.1038 / ncomms12386
• Zachariassen, K.E .; Кристиансен, Э. (декабрь 2000 г.). «Зарождение льда и антинуклеация в природе». Криобиология . 41 (4): 257–79. doi: 10.1006 / cryo.2000.228

Связанные сообщения

Ученые переохладают воду, не замораживая ее

Вода стала еще страннее. Эта уникальная жидкость, невероятно простая и в то же время невероятно сложная, сумела еще раз удивить нас.Две группы, работающие независимо друг от друга, смогли охладить жидкую воду до -42,55 градусов по Цельсию (-44,59 градусов по Фаренгейту). Они считают, что эта точка — математическая особенность.

Художественное представление.

Все знают, что такое вода, и все же немногие люди, если таковые имеются, могут утверждать, что действительно понимают это вещество. Это самая распространенная и важная жидкость на Земле, но при этом одна из самых загадочных. С детства нас учили, что вода замерзает при 0 градусах Цельсия или 32 градусах по Фаренгейту (273.15 Кельвинов, если уж педантично). Затем, когда мы вырастем, мы узнаем, что точка замерзания воды также зависит от давления. Мы также знаем, что в особых условиях (например, при очень быстром охлаждении) температура замерзания воды может быть еще ниже. Но до недавнего времени никто не знал, что температура замерзания воды может опускаться ниже -40 градусов. Другими словами, возможно получение капель воды до -42,55 ° C (-44,59 ° F) без их замерзания.

Чтобы продемонстрировать это, исследователи из Франкфуртского университета Гете разработали новую технику.Они вводили очень крошечные капельки в вакуумную камеру — камеру без чего-либо внутри, даже без воздуха. По мере того, как капли проходят через камеру, некоторые из них испаряются, и в результате этого процесса температура остальных капель понижается. Но измерить температуру было непросто.

Когда вы имеете дело с такими весами, вы не можете воткнуть внутрь термометр, чтобы определить температуру. Вместо этого они использовали лазеры, чтобы измерить изменение диаметра капель, а затем вычислили из этого температуру.С помощью этой техники они также смогли показать, что, хотя часть воды действительно образовывала кристаллы льда, часть оставалась жидкой даже при таких ужасно низких температурах.

В отдельной статье Андерс Нильссон из Стокгольмского университета и его коллеги также охлаждали микрокапли внутри вакуума. Но они сосредоточились на другом, на чем-то еще более странном. Используя высокоскоростной рентгеновский снимок, они доказали, что вода может существовать как две разные жидкости с разными способами связывания молекул воды. Другими словами, вода не может принимать ту или иную форму, не колеблясь между ними какое-то время.

Различные части капель имели разную плотность, что указывает на странное поведение, которое в математике называется сингулярностью

«Особенностью было то, что мы могли делать рентгеновские лучи невообразимо быстро до того, как лед замерз, и могли наблюдать, как он колеблется между двумя состояниями», — говорит Нильссон, профессор химической физики Стокгольмского университета и автор-корреспондент Science paper, говорится в пресс-релизе университета. «На протяжении десятилетий существовали предположения и различные теории, объясняющие эти замечательные свойства и почему они становятся сильнее, когда вода становится холоднее.Теперь мы нашли такой максимум, а это значит, что при более высоких давлениях также должна быть критическая точка ».

Паола Галло из Университета Рома Тре в Италии, написавшая статью о перспективах в том же номере журнала Science , впечатлена результатом.

«Этой группе удалось выйти за пределы достигнутого ранее переохлаждения», — говорит она. «Это означает, что в будущем мы можем пойти еще дальше. Есть области, в которых важно избегать кристаллизации: например, одна из них — криоконсервация.В этих случаях, например, может помочь раствор, поэтому очень важно знать, какова точная плотность воды и какова точная структура, которую вода принимает в переохлажденной фазе ».

Между тем, Алан Сопер из британской лаборатории Резерфорда Эпплтона заинтригован, но он также немного осторожнее. Он говорит, что мы до сих пор не знаем точно, что видим, и ни одна из команд не предлагает четкого объяснения причины этого явления.

«Они что-то ясно увидели, и это очень интересно», — заключает он.«Но то, что на самом деле вызывает это, вероятно, является тем, на что у нас нет однозначного ответа».

Есть также важные практические последствия этого исследования. Речь идет не только о воде, обманчиво сложной жидкости, которая на протяжении веков озадачивала исследователей. Переохлажденная жидкая вода может естественным образом образоваться в атмосфере Земли, и это может оказать значительное влияние на метеорологические явления. Лучшее понимание этого процесса может позволить исследователям улучшить как климатические модели, так и прогноз погоды.

Ссылка на журнал:

1. Клаудиа Гой и др. Сжатие быстро испаряющихся микрокапель воды свидетельствует об их экстремальном переохлаждении . DOI: 10.1103 / PhysRevLett.120.015501, Arxiv : https://arxiv.org/abs/1711.02412
2. Kyung Hwan Kim et al. Максимумы термодинамического отклика и корреляционных функций глубоко переохлажденной воды . DOI: 10.1126 / science.aap8269

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

геофизика — Почему пруд на моем заднем дворе не замерзает, когда на улице -15 ° C (5 ° F)?

Время, необходимое для замерзания пруда или другого водоема, зависит от нескольких факторов.Давление воздуха, TDS (общее количество растворенных твердых веществ или солей), движение самой воды и температура окружающей среды.

Давление воздуха — В основном это функция высоты, давление воздуха влияет на давление воды, при этом вода под более высоким давлением требует более низких температур для замерзания. https://physics.stackexchange.com/questions/60170/freezing-point-of-water-with-respect-to-pressure

TDS — Общее количество растворенных твердых веществ, в основном солей и других ионов, снижает температуру замерзания воды до определенной точки и в зависимости от конкретных химических веществ и растворенной концентрации.В прудах с пресной водой это вряд ли означает разницу более 1-2 градусов. https://www.troublefreepool.com/threads/17456-Quantifying-TDS-constituents-affect-on-freezing-point-of-h30

Движение воды. Движущаяся вода препятствует образованию кристаллов льда и задерживает замерзание. https://www.physicsforums.com/threads/temperature-needed-to-freeze-moving-water.515414/

Температура окружающей среды. Как правило, при наличии воды под открытым небом, такой как пруды и озера, температура почвы под водоемом будет близка к средней годовой температуре.Воздух над водоемом должен будет отводить от водоема достаточно тепла, чтобы преодолеть все эти факторы.

Вода также обладает уникальным (?) Свойством уменьшаться в плотности при замерзании. Это означает, что лед, который образуется, будет формироваться на поверхности, где вода с самого начала имеет тенденцию быть более теплой. В жидкой части пруда конвекция переносит тепло от земли под прудом на поверхность, что замедляет образование льда. Холодная вода, движущаяся вниз ко дну, подвергается возрастающему давлению, понижая ее точку замерзания, так что даже когда она достигнет точки замерзания на поверхности, она не замерзнет по мере движения вниз к теплой земле.

Чистый эффект всего этого заключается в том, что весь водоем должен достичь точки замерзания, прежде чем лед сможет образоваться. Чем глубже пруд / озеро, тем больше времени потребуется, а достаточно глубокий водоем никогда не замерзнет полностью при нормальных земных условиях. Когда слой льда образуется на поверхности, он изолирует воду под ним, уменьшая количество тепла, которое воздух может отвести, но лед не образуется на дне пруда, поэтому он продолжает получать тепло от земли. Таким образом, пруд никогда не замерзнет полностью, если он достаточно глубокий, а зима достаточно короткая.

КАК ВЫПУСКАЕТ ТЕПЛОВУЮ ЭНЕРГИЮ ПРИ ЗАМОРАЖИВАНИИ?