Температура замерзания и кипения воды: При какой температуре закипает вода

Как высота повлияла на температуру замерзания, плавления и кипения воды?

Точки плавления / замерзания и кипения изменяются с давлением. … При более низком давлении или на большей высоте точка кипения ниже. На уровне моря чистая вода кипит при 212 ° F (100 ° C).

Как высота повлияла на температуру замерзания, плавления и кипения водных штуковин?

Снижение давления до 1 атм. (что происходит, когда мы находимся на большой высоте) снизит точку кипения, так как внешнее давление будет ниже, и оно станет равным давлению пара при более низкой температуре.

Как высота повлияла на температуру плавления воды?

Ответ: Высота влияет на точки замерзания, плавления и кипения воды, потому что точки плавления / замерзания и кипения меняются. с давлением а на больших высотах давление воздуха ниже.

Как высота повлияла на температуру замерзания воды?

На больших высотах, воздух может быть очень холодным, и быть значительно ниже нормальной точки замерзания воды, 32 градуса по Фаренгейту. … Как правило, давление ниже 1 атмосферы ниже температуры замерзания вещества, но для воды более высокое давление дает более низкую точку замерзания.

Как высота повлияла на температуру плавления?

Теперь известно, что давление уменьшается с увеличением высоты . Более низкое давление на больших высотах и ​​меньшая координация между молекулами льда вызывают повышение температуры плавления льда. Более того, на больших высотах лед сначала тает на вмятинах, что иногда приводит к образованию шипов.

Как высота повлияла на температуру замерзания, плавления и кипения воды на высоте 5000 метров?

На больших высотах давление воздуха ниже. Когда атмосферное давление ниже, например, на большей высоте, для доведения воды до точки кипения требуется меньше энергии. Меньше энергии означает меньше тепла, а это означает, что вода будет кипеть при более низкой температуре на большей высоте.

Вода замерзает быстрее на большей высоте?

В обычном контейнере (при атмосферном давлении) да. Температура замерзания будет увеличиваться с высотой. (и соответствующее снижение атмосферного давления), но разница очень небольшая. Альпинисты этого не заметят.

Почему вода закипает быстрее на большей высоте?

Ключевым фактором является снижение давления воздуха на больших высотах. Падение давления воздуха снижает температуру кипения воды чуть менее чем на 1 градус по Фаренгейту на каждые 500 футов увеличения высоты. Более низкая точка кипения означает, что вода будет готовиться быстрее и при более низкой температуре.

Что происходит, когда лед нагревается до точки плавления?

Когда к твердому телу добавляется тепло, молекулы разрывают свои связи и начинают свободно перемещаться, заставляя твердое тело плавиться.. … Лед нагревается до точки плавления. Пример ответа: Молекулы замороженной воды вибрируют все больше и больше, пока не вырвутся из кристалла льда. Температура: 0 ° С Б.

Меняется ли точка замерзания с давлением?

Точка замерзания, температура, при которой жидкость становится твердой. Как и в случае с точкой плавления, повышенное давление обычно повышает точку замерзания. Температура замерзания ниже, чем точка плавления в случае смесей и некоторых органических соединений, таких как жиры.

Какая температура замерзает вода на вершине Эвереста?

Он может поднять точку замерзания чистой воды, которая была переохлаждена с -40 C до XNUMX ° C. высокая как -1 C (30.2 F).

Лед тает быстрее на большой высоте?

Причина: — На большой высоте атмосферное давление выше. … Лед медленно тает на высоте поскольку таяние благоприятно при высоком давлении, на большой высоте атмосферное давление низкое, и поэтому лед тает медленно.

Почему высота не влияет на температуру плавления?

Температура плавления воды — исключение из этого правила. Он становится ниже, когда давление становится выше. Атмосферное давление значительно ниже на большой высоте, например, в горах. Если пищу готовят путем опускания ее в кипящую воду, температура этой кипящей воды будет ниже 100 ° C.^o C на большой высоте.

Ученые: полосы на Марсе остаются от потоков воды

28 сентября 2015

Автор фото, AFP

Ученые, исследующие Марс, заявили, что темные полосы, появляющиеся на поверхности планеты в теплое время года, могут образовываться на месте периодических потоков воды в жидком состоянии.

На снимках со спутника НАСА на склонах гор видны характерные полосы, похожие на отложения солей.

В исследовании, проводившемся учеными из Технологического института Джорджии под руководством астронома Луджендры Оджи и

опубликованном в журнале Nature Geoscience, отмечается, что эти данные могут означать, что на Марсе и сейчас может существовать в каких-то формах жизнь, так как наличие воды повышает вероятность существования примитивных форм, таких как микробы.

Есть ли жизнь на Марсе?

Ученые давно задаются вопросом, есть ли сейчас на Марсе вода в жидкой форме. Наблюдения и исследования на протяжении последних 15 лет застывших потоков солей позволяют высказать несколько предположений.

Космический орбитальный аппарат НАСА Mars Reconnaissance Orbiter имеет на своем борту аппарат Crism, способный определять химический состав материалов на поверхности планеты. Аппарат с четырех различных точек фиксирует направление движения солевых потоков на протяжении марсианского лета.

Crism определил, что эти потоки состоят из перхлората натрия, хлоратов и хлоридов, которые могут понизить температуру замерзания воды.

Учитывая, что температура на планете обычно значительно ниже нуля по Цельсию, можно предположить, что вода, в случае ее наличия, будет дольше пребывать в жидком состоянии из-за солей.

Ученые считают, что точкой замерзания может быть -80 градусов по Цельсию. А учитывая низкое атмосферное давление, кипение происходит при +10 градусах.

Средняя температура на Марсе примерно -62 градуса, наивысшая температура летом может достигать 21 градуса. Ученые обратили внимание на то, что линии появляются именно тогда, когда условия достаточно теплые для существования воды в жидком состоянии.

Откуда следы?

В то же время пока непонятно, откуда появляется эта вода, оставившая соляные следы. Исследователи, используя данные орбитального аппарата, вращающегося в районе экватора, предполагают, что запасы воды могут залегать на большой глубине в виде льда.

Есть также предположение, что соли впитывают пары воды из атмосферы планеты.

И еще есть предположение, что некоторые водоносные слои поднимаются к поверхности. Места, где они предположительно могут быть, впрочем, не совпадают с теми местами, где возникают солевые потоки.

Ученые считают, что эти полосы могут возникать в различных частях планеты из различных источников воды.

Автор фото, AFP

Доктор Джо Михальски из лондонского Музея естественной истории говорит, что в случае, если будет подтверждено наличие на Марсе воды, можно надеяться и на обнаружение там каких-то форм жизни.

«На Земле даже в экстремально засушливых местах, если мы находим воду, мы находим и жизнь. Так что обнаружение воды на Марсе — это очень важное открытие», — говорит ученый.

В то же время, если на Марсе есть вода, ученые должны решить, могут ли они отправлять в эти регионы планеты свои космические аппараты.

Эксперт британского космического агентства доктор Питер Грайндрод в интервью Би-би-си пояснил, что согласно общепринятым правилам, нельзя отправлять земные космические аппараты в те места, где может быть вода, а стало быть и формы жизни.

«Мы не можем обеспечить стерильность наших аппаратов, отправляющихся в космос, а значит, микробы с них могут попасть туда и представлять опасность для той жизни.

Официальный сайт университета имени А.И. Герцена

 ВЕРНУТЬСЯ

ШКАЛА ЦЕЛЬСИЯ

Гра́дус Це́льсия (обозначение:°C) — широко распространённая единица измерения температуры, применяется в Международной системе единиц (СИ) наряду с кельвином.

Градус Цельсия назван в честь шведского учёного Андерса Цельсия, предложившего в 1742 году новую шкалу для измерения температуры. Согласно современному определению, градус Цельсия равен одному кельвину  K, а ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 °C. В итоге, шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15:

t_C = t_K — 273,15

В 1665 году голландский физик Христиан Гюйгенс вместе с английским физиком Робертом Гуком впервые предложили использовать в качестве отсчетных точек температурной шкалы точки таяния льда и кипения воды.

В 1742 шведский астроном, геолог и метеоролог Андерс Цельсий (1701—1744) на основе этой идеи разработал новую температурную шкалу. Первоначально в ней 0 (нулём) была точка кипения воды, а -100° − температура замерзания воды (точка плавления льда). Позже, уже после смерти Цельсия, его современники и соотечественники ботаник Карл Линней и астроном Мортен Штремер использовали эту шкалу в перевёрнутом виде (за 0° стали принимать температуру таяния льда, а за 100  — кипения воды). В таком виде шкала и используется до нашего времени.

Как рассчитать температуру замерзания и кипения — Наука

Наука 2021

Точки кипения и замерзания чистых веществ хорошо известны и их легко найти. Например, почти все знают, что температура замерзания воды составляет 0 градусов Цельсия, а температура кипения воды составл

Содержание:

Точки кипения и замерзания чистых веществ хорошо известны и их легко найти. Например, почти все знают, что температура замерзания воды составляет 0 градусов Цельсия, а температура кипения воды составляет 100 градусов Цельсия. Точки замерзания и кипения меняются, когда вещество растворяется в жидкости; точки замерзания становятся ниже, а точки кипения становятся выше. Растворение соли в воде будет влиять на точки замерзания и кипения воды. Рассчитать новые точки кипения и замерзания растворов относительно легко.

Расчет изменения точки замерзания

Посмотрите точку замерзания жидкости (растворителя), для которой вы рассчитываете новую точку замерзания. Вы можете найти точку замерзания любого химического вещества в паспорте безопасности материала, который его сопровождает. Например, вода имеет температуру замерзания 0 градусов по Цельсию.

Рассчитайте молярную концентрацию раствора, который будет создан после добавления растворенного вещества (растворенного вещества) в растворитель. Например, рассмотрим раствор, созданный растворением 0,5 моль соли в 1 литре (л) воды. Один литр воды имеет массу 1 килограмм (кг), поэтому:

Молярность = молей растворенного вещества / масса растворителя = 0,5 / 1 = 0,5 м.

Вы можете получить моли вашего растворенного вещества, разделив количество граммов, растворенных на его молекулярную массу (см. Ресурсы).

Посмотрите константу понижения точки замерзания (K) для растворителя, который вы используете. Константа понижения температуры замерзания — это экспериментально определенное число, которое указывает степень, в которой изменение концентрации растворенного вещества жидкости влияет на его точку замерзания. Вода имеет постоянную депрессии точки замерзания 1,86.

Включите ваши значения в следующее уравнение для расчета новой точки замерзания вашего решения:

Точка замерзания = старая точка замерзания — K x моляльность

Наш пример с водой будет выглядеть так:

Точка замерзания = 0 — 1,86 х 0,5 = -0,93 градуса Цельсия

Расчет изменения в точке кипения

Посмотрите температуру кипения растворителя, для которого вы рассчитываете новую температуру кипения. Точку кипения любой жидкости можно найти в паспорте безопасности материала, который ее сопровождает. Например, вода имеет температуру кипения 100 градусов по Цельсию.

Рассчитайте молярную концентрацию раствора, который будет создан после добавления растворенного вещества в растворитель. Например, рассмотрим раствор, созданный растворением 0,5 моль соли в 1 литре (л) воды. Один литр воды имеет массу 1 килограмм (кг), поэтому:

Молярность = молей растворенного вещества / масса растворителя = 0,5 / 1 = 0,5 м.

Найдите постоянную высоты точки кипения (K) для используемого растворителя. Константа повышения температуры кипения представляет собой экспериментально определенное число, которое указывает степень, в которой изменение концентрации растворенного вещества жидкости влияет на температуру кипения.Вода имеет постоянную высоты кипения 0,512.

Включите ваши значения в следующее уравнение для расчета новой точки кипения вашего решения:

Точка кипения = старая точка кипения + K x моляльность

Наш пример с водой будет выглядеть так:

Точка кипения = 100 + 0,512 х 0,5 = 100,256 градусов по Цельсию

Онлайн калькулятор: Температурные шкалы

Пришла пора расширить калькулятор Перевод градусов Цельсия в градусы Фаренгейта и сделать мега-калькулятор, который переводит температуру между семью различными шкалами.

Опишем их, для того чтобы развеять мрак невежества.

Шкала Цельсия (Цельсий, Celsius, °C)
Используется в быту, но не везде (вспомним Фаренгейта). 0° — точка замерзания воды, 100° — точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Придумана Андерсом Цельсием аж в 1742 году.

Шкала Фаренгейта (Фаренгейт, Fahrenheit, °F)
Используется в быту, но не везде, а в основном в Англии и США. Определение ее такое (из Википедии) — это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при нормальном атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Придумал Габриэль Фаренгейт в 1724 году.

Формула перевода в градусы Цельсия

Шкала Кельвина (Кельвин, Kelvin, K)
В быту как-то не очень. Родилась от желания получить шкалу с абсолютным нулем (отсутствием термодинамической энергии).
Названа в честь Уильяма Томсона. Казалось бы — причем здесь Кельвин. А вот Уильям Томсон был Lord Kelvin, вот так вот.
Определил он абсолютный ноль теоретическим путем и было это -273°C. Ну а за один градус был принят градус Цельсия, что сделало перевод между этими двумя шкалами тривиальным. Случилось это в 1848 году.

А в 1954 году на десятой главной конференции мер и весов (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM) решили, что фиксированной точкой шкалы Кельвина будет тройная точка воды, и температура ее будет 273.16K.

Кстати, K пишется без значка градуса с 1968 года после 13 главной конференции, и градус после этой конференции стал 1/273.16 температуры тройной точки воды (ну как бы все равно тот же один градус как у Цельсия получился, только теперь научно).

Шкала Ранкина (Ранкин, Rankine, °Ra)
Абсолютная температурная шкала, тоже самое, что и шкала Кельвина для Цельсия, только для Фаренгейта. То есть размер одного градуса Ранкина совпадает с размером одного градуса Фаренгейта. Была предложена в 1859 году Уильямом Ранкином. Ноль градусов Ранкина это -459.67°F и 0K (ноль градусов Кельвина). Мало что градуируют в абсолютной температурной шкале, и все больше в Кельвинах, конечно. Так англичане (Кельвин) победили шотландцев (Ранкин).

Шкала Делиля (Делиль, Delisle, °De)
Уже давно не используется, но была когда-то. Придумал в 1732 году Жозеф Николя Делиль. Ноль — температура кипения воды, а один градус это минус две трети градуса Цельсия (потому что температура замерзания воды по этой шкале 150°De)
Отсчет положительных значений идет в противоположном направлении таковому у Цельсия
Вообще, это не очень удивительно — у Цельсия все тоже было сначала наоборот, но производители термометров развернули. А до Делиля руки не добрались — быстро как-то эта шкала зачахла.

Формула перевода в градусы Цельсия

Шкала Реомюра (Реомюр, Réaumur, °Ré, °Re)
Предложил Рене Антуан Реомюр в 1730 году. Собственно точка замерзания воды — 0°Re, точка кипения воды 80°Re.
Почему 80 — потому что 80 можно было делить пополам 4 раза, и все время получать целое число. Очень было модно у французов.

Формула перевода в градусы Цельсия

Шкала Рёмера (Рёмер, Rømer, °Rø)
Предложена датчанином Оле Кристенсеном Рёмером в 1701 году. Ноль градусов по этой шкале — температура замерзания рассола. Ох уж эти датчане. Потом правда Оле одумался и назначил 7.5°Rø температуре замерзания воды. Ну а температура кипения воды — 60°Rø.

Отсюда формула

Почему же все эти забавные шкалы (ну, кроме верхних трех, с натяжкой, четырех) отвалились? Потому что французы, когда изобретали метрическую систему, решили что десятки — это то, что нам надо, и приняли судьбоносное решение использовать шкалу Цельсия. Так метрическая система, в лице Цельсия, заборола всех остальных. Ну а Англия, как обычно, решила пойти своим путем (см. Соответствие размеров обуви).

Как пользоваться калькулятором — вводим температуру, которую надо перевести, например, 100 градусов. Далее, если это перевод из Цельсия в Фаренгейты, например, ищем в таблице пересечение строки «Цельсий» со столбцом «Фаренгейт». На пересечении — искомый результат.

Температурные шкалы

Точность вычисления

Знаков после запятой: 2

Файл очень большой, при загрузке и создании может наблюдаться торможение браузера.

Загрузить
close

 Ссылка  Сохранить  Виджет

Freezing Point Depression and Boiling Point Elevation

12.10: Понижение точки замерзания и повышение точки кипения

Повышение тепературы кипения

Точка кипения жидкости — это температура, при которой давление пара равно атмосферному давлению. Поскольку давление паров раствор снижается из-за наличия энергонезависимых солей, то причина в том, что точка кипения раствора впоследствии будет увеличена. Давление паров увеличивается при повышении температуры, поэтому раствор потребует более высокой температуры, чем растворитель, чтобы достичь заданного давления паров, включая эквивалентное давлению окружающей среды. Увеличение точки кипения, наблюдаемое при растворении нелетучих растворённое вещество в растворителе, ΔTb_{, называется высотой точки кипения и прямо пропорционально молальной концентрации видов растворённое вещество:}

Где Kb _{— постоянная точки кипения, или экбуллиоскопическая константа и m — молальная концентрация (моляльность) всех видов растворённое вещество. Константы точки кипения — это характерные свойства, зависящие от идентификации растворителя.}

Депрессия точки замерзания

Растворы замерзают при более низких температурах, чем чистые жидкости. Это явление используется в схемах “оттаивания”, которые используют соль, хлорид кальция или мочевину для расплавления льда на дорогах и тротуарах, а также в использовании этиленгликоля в качестве “антифриза” в автомобильных радиаторах. Морская вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная, и поэтому арктические и Антарктические океаны остаются незамороженными даже при температуре ниже 0 °C (как и жидкости для тела рыб и других хладнокровных морских животных, обитающих в этих океанах).

Снижение точки замерзания разбавленного раствор по сравнению с точкой замерзания чистого растворителя, ΔTf_{, называется депрессией точки замерзания и прямо пропорционально молальной концентрации растворённое вещество}

Где m — молальная концентрация растворённое вещество и KF _{называется константой депрессии точки замерзания (или криоскопической константой). Так же, как и постоянные точки кипения, это характерные свойства, значения которых зависят от химической идентификации растворителя.}

Определение массы Molar

Осмотическое давление и изменения температуры замерзания, точки кипения и давления пара прямо пропорциональны количеству видов растворённое вещество, присутствующих в данном количестве раствор. Таким образом, измерение одного из этих свойств для раствор, подготовленного с использованием известной массы растворённое вещество, позволяет определить молярную массу солутного.

Например, раствор при температуре 2.32 °C в растворе бензола 4.00 г неэлектролита, растворенного в 55.0 г бензола, обнаружено замерзание Предполагая идеальное поведение раствор, какова молярная масса этого соединения?

Для решения этой проблемы сначала рассчитывается изменение точки замерзания от наблюдаемой точки замерзания и точки замерзания чистого бензола:

Затем молальная концентрация определяется из KF_{, константа депрессии точки замерзания для бензола, и ΔTf:}

Далее, количество молей соединения в раствор обнаружено из молальной концентрации и массы растворителя, который использовался для производства раствор.

И, наконец, определяется молярная масса из массы растворённое вещество и количество молей в этой массе.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 11.4: коллигативные свойства.

Литература для дополнительного чтения

1. Steffel, Margaret J. «Raoult’s law: A general chemistry experiment.» Journal of Chemical Education 60, no. 6 (1983): 500.
2. Berka, Ladislav H., and Nicholas Kildahl. «Experiments for Modern Introductory Chemistry: Intermolecular Forces and Raoult’s Law.» Journal of chemical education 71, no. 7 (1994): 613.

Физические свойства воды

Вода — самое аномальное вещество, хотя принята за эталон меры плотности и объема для других веществ.

Давайте рассмотрим какие же свойства воды существуют.

Плотность

Все вещества увеличивают объем при нагревании, уменьшая при этом плотность. Однако при давлении 0.1013 МПа (1 атм) у воды в интервале от 0 до 4°С при увеличении температуры объем уменьшается и максимальная плотность наблюдается при 4°С (при этой температуре 1 кубический сантиметр воды имеет массу 1 грамм). При замерзании объем воды резко возрастает на 11 % а при таянии льда при 0°С так же резко уменьшается.

С увеличением давления температура замерзания воды понижается через каждые 13,17 МПа (130 атм) на 1 °С. Поэтому на больших глубинах при минусовых температурах вода в океане не замерзает. С увеличением температуры до 100 °С плотность жидкой воды понижается на 4% (при 4°С плотность ее рав-

на 1).

Точки кипения и замерзания (плавления)

При давлении 0,1013 МПа (1 атм) точки замерзания и кипения воды находятся при 0°С и 100°С, что резко отличает Н20 от соединений водорода с элементами VI группы периодическои системы Менделеева. В ряду Н2Те. Н2Se, Н2S и т. д. с увеличением относительной молекулярной массы точки кипения и замерзания этих веществ повышаются.

При соблюдении этого правила вода должна была бы иметь точки замерзания между —90 и — 120°С, а кипения — между 75 и 100°С.

Температура кипения воды возрастает с увеличением давления, а температура замерзания (плавления) — падает.

Теплота плавления

Скрытая теплота плавления льда очень высока — около 335 Дж/г (для железа — 25, для серы — 40). Это свойство выражается, например, в том, что лед при нормальном давлении может иметь температуру от — 1 до — 7°С. Скрытая теплота парообразования воды (2,3 кДж/г) почти в 7 раз выше скрытой теплоты плавления.

Теплоемкость

Величина теплоемкости воды (т. е. количество теплоты, необходимое для повышения температуры на 1 градус Цельсия) в 5-30 раз выше, чем у других веществ. Лишь водород и аммиак обладают большей теплоемкостью. Кроме тою, лишь у жидкой воды и ртути удельная теплоемкость с повышением температуры от 0 до 35 °С падает (затем начинает возрастать).Удельная теплоемкость воды при 16°С условно принята за единицу, служа эталоном для других веществ. Поскольку теплоемкость песка в 5 раз меньше, чем у жидкой воды, то при одинаковом нагреве солнцем вода в водоеме нагревается в 5 раз слабее, чем песок на берегу, но во столько же раз дольше сохраняет теплоту. Высокая теплоемкость воды защищает растения от резкого повышения температуры при высокой температуре воздуха, а высокая теплота парообразования участвует в терморегуляции у растений.

Высокие температуры плавления и кипения, высокая теплоемкость свидетельствуют о сильном притяжении между соседними молекулами, вследствие чего жидкая вода обладает большим внутренним сцеплением.

Поверхностное натяжение и прилипание

На поверхности воды из-за нескомпенсированности сцепления (когезии) ее молекул создается поверхностное натяжение, величина которого при 18 °С равна 0,72 мН/см (выше только у ртути -5 мН/см). Вода обладает также свойством адгезии (прилипания). которое обнаруживается при ее подъеме против гравитационных сил. В капиллярах сочетаются силы сцепления молекул воды в пограничном с воздухом слое с се адгезией с материалом стенок капилляра. В результате в капилляре образуется вогнутая поверхность воды выше ее исходного уровня. У ртути, не обладающей свойством адгезии, поверхность мениска в капилляре выпуклая. То же наблюдается в капиллярах с несмачиваемыми водой стенками.

• Формула средней скорости движения >>

Вода для замораживания и таяния | LEARNZ

Вода может переходить из жидкого состояния в твердое или газообразное и обратно в жидкость снова и снова. Добавление или удаление тепла может изменить состояние воды.

Вода может переходить из жидкого состояния в твердое или газообразное и обратно в жидкость снова и снова. Добавление или удаление тепла может изменить состояние воды.

Добавление или отвод тепла

Вода, как и все другие типы материи, требует добавления или удаления энергии для изменения состояния.

Глыба льда — это твердая вода. Когда добавляется тепло (форма энергии), лед тает и превращается в жидкую воду. Он достиг точки плавления при 0 ° C. Если вы продолжите нагревать, вода превратится в водяной пар (газ). Вода достигла точки кипения при 100 ° C.

Если тепло отводится от водяного пара, газ охлаждается и снова конденсируется в жидкую воду. Продолжайте охлаждать воду (снимая тепло), и она превратится в твердый лед. Это его точка замерзания.

• Процесс превращения воды из жидкости в газ называется испарением.
• Процесс превращения воды из газа в жидкость называется конденсацией.

Давление

Давление — это сила (например, ваш вес), приложенная к поверхности объекта (например, пола). Когда вы встаете, вы оказываете давление на пол.

Давление воздуха

Давление воздуха — это вес атмосферы, давящей на землю.На уровне моря это давление называется 1 атмосферой. Давление воздуха на вершине Эвереста составляет половину этого (0,5 атмосферы).

Если бы вы вскипятили воду высоко в горах, на высоте тысяч метров над уровнем моря, вам не нужно было бы нагревать ее так сильно, потому что давление воздуха меньше. Давление воздуха ниже, потому что наверху меньше воздуха — воздух не такой плотный.

Меньшее давление означает, что молекулам легче двигаться и требуется меньше тепла, чтобы вызвать изменение состояния.

Посмотрите это видео, чтобы увидеть разные температуры кипящей воды на разных высотах.

Давление воды

Давление воды — это вес океана, давящего на вас. Чем глубже вы погружаетесь в море, тем сильнее давление воды на вас. На каждые 10 метров, когда вы спускаетесь, давление увеличивается на 1 атмосферу. В самом глубоком океане давление превышает 1000 атмосфер, или такое же, как вес слона на почтовой марке, или эквивалент одного человека, пытающегося выдержать 50 гигантских реактивных самолетов!

Шельфовый ледник Росс такого же размера, как Франция.Глубина моря под шельфовым ледником Росса составляет 200 метров.

Какое давление воды (в атмосферах) на дне моря Росса? (помните, что каждые 10 метров глубины увеличивают давление на 1 атмосферу).

Давление и замерзание

Воду под давлением сложнее заморозить! Вода ниже точки замерзания может оставаться жидкой под давлением! Посмотрите это видео, где бутылка колы, помещенная в морозильную камеру, превращается в лед только тогда, когда крышка снимается, сбрасывая давление.

• По мере увеличения давления воды точка замерзания воды понижается.

Это очень важно в Антарктиде, где очень глубокая вода может быть ниже точки замерзания. Это называется переохлажденной водой. Переохлажденная вода — это вода, которая остается жидкой, даже если ее температура ниже точки замерзания.

Когда происходит переохлаждение?

Переохлаждение — это процесс понижения температуры жидкости или газа ниже точки замерзания без превращения в твердое тело (как в трюке с коксом, показанном на видео).

Когда жидкость достигает своей стандартной точки замерзания (обычно 0 градусов Цельсия для воды), она кристаллизуется и становится твердым телом. Чтобы вода кристаллизовалась и образовывала лед, должен быть затравочный кристалл, вокруг которого может образоваться кристаллическая структура, создающая твердое тело. Вы можете увидеть это в этом видео.

Соленость

Океаны соленые, поэтому они не замерзают до той же температуры, что и пресная вода. Соль снижает температуру замерзания, поэтому морская вода замерзает при температуре около -2 градусов по Цельсию.Вот почему на некоторых дорогах зимой используют соль, чтобы предотвратить образование льда.

Добавление или отвод тепла

Вода, как и все другие типы материи, требует добавления или удаления энергии для изменения состояния.

Глыба льда — это твердая вода. Когда добавляется тепло (форма энергии), лед тает и превращается в жидкую воду. Он достиг точки плавления при 0 ° C. Если вы продолжите нагревать его, вода превратится в водяной пар (газ). Вода достигла точки кипения при 100 ° C.

Если тепло отводится от водяного пара, газ охлаждается и снова конденсируется в жидкую воду. Продолжайте охлаждать воду (удаляя тепло), и она превратится в твердый лед. Это его точка замерзания.

• Процесс превращения воды из жидкости в газ называется испарением.
• Процесс превращения воды из газа в жидкость называется конденсацией.

Давление

Давление — это сила (например, ваш вес), приложенная к поверхности объекта (например, пола).Когда вы встаете, вы оказываете давление на пол.

Давление воздуха

Давление воздуха — это вес воздуха, давящего на землю. На уровне моря это давление называется 1 атмосферой. Давление воздуха на вершине Эвереста составляет половину этого (0,5 атмосферы).

Если бы вы вскипятили воду высоко в горах, на высоте тысяч метров над уровнем моря, вам не нужно было бы нагревать ее так сильно, потому что давление воздуха меньше. Давление воздуха ниже, потому что наверху меньше воздуха — воздух не такой плотный.

Меньшее давление означает, что молекулам легче двигаться и требуется меньше тепла, чтобы вызвать изменение состояния.

Посмотрите это видео, чтобы увидеть разные температуры кипящей воды на разных высотах.

Давление воды

Давление воды — это вес океана, давящего на вас. Чем глубже вы погружаетесь в море, тем сильнее давление воды на вас. На каждые 10 метров, когда вы спускаетесь, давление увеличивается на 1 атмосферу.В самом глубоком океане давление превышает 1000 атмосфер, что соответствует весу слона на почтовой марке.

Давление и замерзание

Воду под давлением сложнее заморозить! Вода ниже точки замерзания может оставаться жидкой под давлением! Посмотрите это видео, где бутылка колы, помещенная в морозильную камеру, превращается в лед только тогда, когда крышка снимается, сбрасывая давление.

• По мере увеличения давления воды точка замерзания воды понижается.

Это очень важно в Антарктиде, где очень глубокая вода может быть ниже точки замерзания. Это называется переохлажденной водой. Переохлажденная вода — это вода, которая остается жидкой, даже если ее температура ниже точки замерзания.

Соленость

Океаны соленые, поэтому они не замерзают до той же температуры, что и пресная вода. Соль снижает температуру замерзания, поэтому морская вода замерзает при температуре около -2 градусов по Цельсию. Вот почему на некоторых дорогах зимой используют соль, чтобы предотвратить образование льда.

Вы можете узнать больше о переохлаждении и о том, где оно происходит?

Можете ли вы узнать больше о переохлаждении и о том, когда это происходит?

исследователей из Массачусетского технологического института впервые в истории успешно заморозили воду до точки кипения

К
Майкл Кун, штатный сотрудник AccuWeather

Обновлено 2 июля 2019 г., 00:26 по МСК

В ходе научного прорыва исследователи обнаружили способ успешно замораживать воду при температурах выше 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту).

Из-за уникальных свойств воды этот метод может иметь жизненно важное значение для разработки «ледяных» проводов, которые обеспечивают стабильные проводники электричества уже в конфигурации, необходимой для использования в электронике.

В академической статье, недавно опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, исследовательская группа продемонстрировала, как обычные вещества, такие как вода, могут резко изменить поведение, будучи ограниченными крошечным пространством, измеряемым в миллиардных долях метра.

Ведущий автор статьи Карбон П.Профессор Дуббса в области химической инженерии Майкл Страно и его команда исследователей использовали одиночные углеродные нанотрубки для улавливания молекул воды, искажая переход вещества между твердым, жидким и газообразным состояниями.

(фото Flickr / Barta IV)

Flickr.com

«Эффект намного больше, чем кто-либо ожидал», — сказал Страно.

Несмотря на то, что ограниченная вода оставалась твердой при температурах, превышающих ее точку кипения на уровне моря 100 C (212 F), Страно не решался называть ее «лед», потому что исследователи не могли окончательно различить какую-либо дополнительную информацию, кроме ее фазового состояния как твердого вещества. , не считая его структуры.

Одним из самых интригующих результатов была стабильность воды как твердого вещества при воздействии чрезвычайно высоких температур.

Что касается потенциальных будущих применений, нанотрубки могут быть использованы для «заполненных льдом» нанопроволок, которые используют уникальные электрические и тепловые свойства льда при комнатной температуре, добавил Страно.

Согласно пресс-релизу о результатах исследований Страно, стабильные ледяные проволоки при комнатной температуре будут идеальными переносчиками протонов, обеспечивая по крайней мере в 10 раз большую проводимость, чем у обычных проводящих материалов.

Углеродные нанотрубки, использованные в исследовании, которые открываются с обоих концов, как соломинка для питья, имеют ширину от 1 до 2 нанометров. По словам Страно, внутреннее пространство каждой нанотрубки было настолько маленьким, что позволяло удерживать от 8 до 10 молекул воды.

Помимо возможности определить, находится ли материал в твердой, жидкой или газовой форме, команда также смогла отследить движение молекул воды и точно измерить их результаты с помощью процесса визуализации, называемого вибрационной спектроскопией.

«Хотя Массачусетский технологический институт был лидером в подобных исследованиях в течение многих лет, некоторые результаты экспериментов удивили даже исследовательскую группу, поскольку небольшие различия в каждой нанотрубке привели к резким различиям в поведении вещества», — добавил он.

По словам Страно, при измерении вариаций диаметра нанотрубок были зафиксированы заметные различия в точках кипения и замерзания воды, добавив, что результаты были очень неожиданными по сравнению с предыдущими исследованиями.

Плейлист трендов без автоматического воспроизведения (для более низких историй по любой теме, поскольку этот список содержит вирусные видео)

Команда использовала несколько симуляций, прежде чем проводить свои эксперименты с водой, где некоторые из ранних симуляций, казалось, показали противоречивые результаты.

По словам Страно, даже понимание точного механизма того, как вода попадает в крошечные углеродные нанотрубки, остается загадкой, добавив, что они считались гидрофобными. Исследование Страно и его команды стало первым случаем, когда вода была ограничена одной углеродной нанотрубкой.

В то время как команда выбрала воду в качестве своей первой жидкости в своих экспериментах, они планируют использовать другие жидкости в будущем, чтобы увидеть, изменятся ли результаты, когда другие материалы окажутся захваченными в небольшой полости нанотрубок.

Сообщить об опечатке

температурных шкал

температурных шкал

Температурные шкалы

Выше я перечислил некоторые ключевые контрольные точки температуры для трех
Весы.Как видите, шкала Цельсия основана на поведении воды,
и, как и все метрические измерения, работает с кратным 10.

Преобразование шкалы Цельсия в шкалу Фаренгейта

Для преобразования между градусами Фаренгейта и Цельсия необходимо визуализировать
«размер шага» представлен 1 градусом. Поскольку есть 180 градусов по Фаренгейту
шаги между замораживанием и кипением и всего 100 шагов по Цельсию между замораживанием
и кипения, ступени по Фаренгейту примерно вдвое меньше.(Они точно
На 5/9 больше). Можете ли вы нарисовать картину этой концепции шага?

Работая от замораживания, можно переключать весы туда и обратно.
Вот пример:

A. Прохладный Температура в помещении 68 F. Сколько градусов
градусов по Фаренгейту выше точки замерзания это?

68-32 = 36.

B. На сколько градусов Цельсия это будет выше нуля? Хорошо,
эти градусы Фаренгейта равны 5/9 градусам Цельсия, поэтому:

36 * 5/9 = 20

С.Поскольку температура замерзания составляет 0 C, в прохладной комнате просто 20 C.

Примечание. Я не собираюсь возлагать на вас ответственность за преобразование одной температуры.
другому, я хотел бы, чтобы вы почувствовали этот процесс. Ты
необходимо знать ориентиры на приведенной выше таблице.

Доступен простой инструмент преобразования (вместе с прогнозом погоды Boone)
на http://www.weather.com/weather/us/zips/28608.html
(Посмотрите в левый нижний угол страницы.)

Шкала Кельвина

Размер шага, представленного в 1 градус Кельвина, такой же, как и у
размер представлен 1 градусом Цельсия, но 0 балл отличается.
Эта шкала используется учеными, изучающими очень низкие температуры.

©
Аппалачский государственный университет

Интернет-образование в области естественных наук
Д-р Лесли Брэдбери и г-н Джефф
Гудман

Замораживание и кипячение

Замораживание и кипячение

Повышение температуры кипения / точка замерзания
Депрессия

Понижение давления паров вещества имеет очевидный эффект
по температуре кипения; температура кипения повышается.АД увеличивается, потому что
требуется больше энергии для того, чтобы давление паров растворителя достигло
внешнее давление.

Логика / изображение, которое использовалось для объяснения давления пара
понижение может быть использовано для объяснения изменения температуры кипения. Там
меньше молекул растворителя на поверхности, способных к испарению, поэтому
давление пара падает. Таким образом, температура точки кипения
должен быть увеличен.

Еще одним следствием пониженного давления пара является уменьшение
Точка замерзания.Для объяснения этого можно также использовать картинку.

Вместо исследования границы раздела пар-жидкость мы
посмотрите на границу раздела твердое тело-жидкость.

При нормальной температуре плавления твердого тела определяется для материалов ниже 1
атм. давления как температура, при которой твердое тело находится в
равновесие с жидкостью.

При температуре замерзания скорость плавления твердого вещества равна
скорости замерзания жидкости A . Если растворенное вещество
введена скорость, с которой твердое тело плавится, не меняется, но
поскольку рядом с твердым телом находится меньше молекул жидкости, скорость при
замораживающая жидкость капли — ( B ) три молекулы плавятся и
только один замерзает — равновесия больше нет и твердое тело
тает.Чтобы восстановить равновесие, скорость, с которой твердое
плавки необходимо опустить; т.е. температура должна быть понижена.

Изменение температуры замерзания и кипения равно
прямо пропорционально количеству материала, растворенного в
раствор

То есть;

Поскольку K положителен как для повышения температуры кипения, так и для
депрессия точки замерзания
для повышения АД и
для точки замерзания депрессия должна рассчитываться иначе.

Простой способ запомнить это:
для депрессии замерзания — это величина, на которую точка замерзания
депрессивный (или пониженный), а
для повышения точки кипения — это величина, на которую точка кипения
приподнятый (или приподнятый). Если вы помните направление, то справляйтесь с
знаки легко.

Важно отметить, что K _b и K _f являются
константы для данного материала, но варьируются от материала к
материал.

K _f для воды — 1.86
° C • кг • моль ^-1 ; тогда как K _f для
бензола 5,12 ° С • кг • моль ^-1 .

Внутри крошечных трубок вода становится твердой, когда должна кипеть | MIT News

Это хорошо известный факт, что вода на уровне моря начинает закипать при температуре 212 градусов по Фаренгейту, или 100 градусов по Цельсию. И ученые давно заметили, что, когда вода находится в очень ограниченном пространстве, ее точки кипения и замерзания могут немного измениться, обычно понижаясь примерно на 10 ° C или около того.

Но теперь команда из Массачусетского технологического института обнаружила совершенно неожиданный набор изменений: внутри крошечного пространства — в углеродных нанотрубках, внутренние размеры которых не намного больше, чем несколько молекул воды — вода может замерзнуть даже при высоких температурах, которые могли бы замерзнуть. обычно ставят кипяток.

Это открытие иллюстрирует, как даже очень знакомые материалы могут резко изменить свое поведение, оказавшись внутри структур, измеряемых в нанометрах или миллиардных долях метра. И это открытие может привести к новым применениям — таким как, по сути, проволоки, заполненные льдом, — которые используют уникальные электрические и термические свойства льда, оставаясь стабильными при комнатной температуре.

Результаты сообщаются сегодня в журнале Nature Nanotechnology , в статье Майкла Страно, профессора химического машиностроения в Массачусетском технологическом институте Карбон П. Дуббса; постдок Кумар Агравал; и трое других.

«Если вы ограничите жидкость нанополостью, вы действительно можете исказить ее фазовое поведение», — говорит Страно, имея в виду, как и когда вещество меняется между твердой, жидкой и газовой фазами. Такие эффекты были ожидаемыми, но огромная величина изменения и его направление (повышение, а не понижение точки замерзания) стали полной неожиданностью: в одном из тестов, проведенных командой, вода затвердела при температуре 105 ° C или выше.(Точную температуру определить сложно, но 105 C считалось минимальным значением в этом тесте; фактическая температура могла достигать 151 C.)

«Эффект намного сильнее, чем кто-либо ожидал», — говорит Страно. .

Оказывается, способ изменения поведения воды внутри крошечных углеродных нанотрубок — структуры в форме соломинки соды, полностью состоящей из атомов углерода, но имеющей всего несколько нанометров в диаметре, — в решающей степени зависит от точного диаметра трубок.«Это действительно самые маленькие трубки, о которых можно подумать», — говорит Страно. В экспериментах нанотрубки оставались открытыми с обоих концов, с резервуарами с водой на каждом отверстии.

Исследователи обнаружили, что даже разница между диаметром нанотрубок 1,05 и 1,06 нм привела к разнице в видимой точке замерзания на десятки градусов. Такие крайние различия были совершенно неожиданными. «Все ставки отменены, когда вы становитесь действительно маленькими», — говорит Страно. «Это действительно неизведанное место.«

В более ранних попытках понять, как вода и другие жидкости будут вести себя в таком маленьком пространстве,« было проведено несколько симуляций, которые показали действительно противоречивые результаты », — говорит он. Частично причина этого в том, что многие команды не могли так точно измерить точные размеры своих углеродных нанотрубок, не понимая, что такие небольшие различия могут привести к таким разным результатам.

На самом деле удивительно, что вода вообще попадает в эти крошечные трубки, говорит Страно: углеродные нанотрубки считаются гидрофобными или водоотталкивающими, поэтому молекулам воды должно быть трудно попасть внутрь.По его словам, тот факт, что они получают доступ, остается загадкой.

Страно и его команда использовали высокочувствительные системы визуализации, используя технику, называемую вибрационной спектроскопией, которая могла отслеживать движение воды внутри нанотрубок, тем самым впервые подвергая ее поведение детальному измерению.

Команда может обнаружить не только присутствие воды в трубке, но и ее фазу, говорит он: «Мы можем сказать, пар это или жидкость, и мы можем сказать, находится ли она в жесткой фазе.«Хотя вода определенно переходит в твердую фазу, команда избегает называть ее« лед », потому что этот термин подразумевает определенный вид кристаллической структуры, которую они еще не смогли убедительно показать в этих замкнутых пространствах. «Это не обязательно лед, но это ледоподобная фаза», — говорит Страно.

Поскольку эта твердая вода не тает до температуры, намного превышающей нормальную температуру кипения воды, она должна оставаться совершенно стабильной в течение неограниченного времени в условиях комнатной температуры. По его словам, это делает его потенциально полезным материалом для множества возможных приложений.Например, можно сделать «ледяные проволоки», которые будут одними из лучших известных переносчиков протонов, потому что вода проводит протоны, по крайней мере, в 10 раз легче, чем обычные проводящие материалы. «Это дает нам очень стабильные водопроводные сети при комнатной температуре», — говорит он.

В исследовательскую группу также входили аспиранты Массачусетского технологического института Стивен Симидзу и Ли Драхушук, а также студент Дэниел Килкойн. Работа была поддержана Исследовательской лабораторией армии США и Исследовательским офисом армии США через Институт солдатских нанотехнологий Массачусетского технологического института и Фонд энергетических исследований Shell-MIT Energy Initiative.

Скрытая теплота и точки замерзания и кипения

Скрытая теплота и точки замерзания и кипения

Калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 грамма (0,001 литра) чистой воды на 1 градус C на уровне моря. Для разогрева 1 г. требуется 100 калорий. вода от 0˚ (точка замерзания воды) до 100˚C (точка кипения). Однако для преобразования этого 1 г воды при 100 ° C в 1 г водяного пара при 100 ° C требуется 540 калорий энергии.Это называется скрытой теплотой испарения. С другой стороны, вам нужно удалить 80 калорий из 1 г чистой воды при температуре замерзания 0 ° C, чтобы преобразовать его в 1 г льда при 0 ° C. Это называется скрытой теплотой плавления.

Интересно, что скрытая теплота, точки замерзания и кипения контролируются тем, как молекулы воды взаимодействуют друг с другом. Поскольку при нагревании молекулы приобретают больше энергии, объединение молекул воды в кластеры начинает разрушаться при добавлении тепла.Другими словами, энергия поглощается жидкостью, и молекулы начинают отделяться друг от друга. Для разрушения кластеров молекул воды требуется значительная энергия, поэтому при заданном нагревании происходит относительно небольшое изменение температуры жидкости (это мера теплоемкости), и даже при температуре кипения требуется гораздо больше энергии. высвобождать молекулы воды в виде пара (отделяя их друг от друга). С другой стороны, когда энергия удаляется из воды во время охлаждения, молекулы воды начинают объединяться в кластеры, и этот процесс добавляет энергию смеси, таким образом несколько компенсируя охлаждение.

Рисунок 2: График показывает скрытую теплоту испарения и скрытую теплоту плавления
Щелкните здесь, чтобы увидеть текстовое описание

Фазовая диаграмма воды. Температура по оси ординат и тепловложение по оси абсцисс. Ниже 0C — лед, от 0C до 100C — жидкая вода, а выше 100C — водяной пар. Начиная с температуры ниже 0C по мере добавления тепла линия круто поднимается до 0C, где временно выравнивается. Это скрытая теплота плавления или плавления, которая составляет примерно 80 кал / грамм. Линия плоская, потому что вся энергия идет на фазовый переход, а не на повышение температуры.После того, как вода растает, линия круто поднимается по мере добавления тепла. Это жидкая водная фаза. При 100 ° C линия снова выравнивается, поскольку вода теперь кипит, и тепло переходит в скрытую теплоту испарения, которая составляет примерно 540 кал / грамм. Когда температура воды превышает 100 ° C, она превращается в водяной пар.

Источник: Майк Артур и Демиан Саффер

Гиперглоссарий MSDS: Точка замерзания

Гиперглоссарий MSDS: Точка замерзания

Определение

Точка замерзания — это температура, при которой жидкость становится твердой при нормальном атмосферном давлении.В качестве альтернативы, точка плавления — это температура, при которой твердое вещество становится жидкостью при нормальном атмосферном давлении.

Более конкретное определение точки замерзания — это температура, при которой твердая и жидкая фазы сосуществуют в равновесии. Нормальная точка замерзания — это температура, при которой вещество плавится (или замерзает) при давлении в одну атмосферу (760 торр = 760 мм рт. Ст. = 14,7 фунт / кв. Дюйм = 101,3 кПа).

Дополнительная информация

Температуры плавления можно определить путем визуального осмотра или отслеживания температуры жидкости с течением времени.По достижении точки замерзания температура раствора больше не будет падать, пока вся жидкость не замерзнет.

Температуры плавления можно понизить (понизить) путем добавления растворимого материала в раствор. Степень снижения зависит от растворителя и легко прогнозируется с помощью простого уравнения, которое выходит за рамки данного ресурса (см. Ниже).

Обратите особое внимание на единицы измерения температуры при сообщении или считывании точки плавления / замерзания.В большинстве научных публикаций используется шкала Цельсия, тогда как (в США) для большинства потребительских товаров используется шкала Фаренгейта. Эти два понятия не взаимозаменяемы.

Соответствие паспорту безопасности

Согласно Приложению D 29 CFR 1910.1200, Стандарту OSHA по информированию об опасностях (HCS), точка плавления / замерзания является обязательной частью данных в паспорте безопасности. Предполагая, что лист был выпущен с 2015 года и соответствует требованиям GHS, вы найдете эти данные, перечисленные в разделе 9 паспорта безопасности данных.До HCS 2012 не существовало юридически требуемого формата для (M) SDS, и этот фрагмент данных, хотя и требовался, мог появиться в любом месте документа.

HCS 2012 не указывает единицы измерения температуры. Как правило, на паспорте безопасности вы найдете и градусы Фаренгейта, и градусы Цельсия, но это не всегда так, особенно для лабораторных химикатов, поэтому убедитесь, что вы знаете, какая шкала используется!

Температура замерзания / плавления — важное свойство материала, которое необходимо знать, и паспорт безопасности данных является вашим основным источником этой информации.Некоторые материалы необходимо предохранять от замерзания, чтобы защитить их целостность или упаковку продукта. Аналогичным образом, большинство (но не все) материалов расширяются при нагревании выше их точки плавления и могут вылиться из контейнера или лопнуть. Точно так же водные растворы имеют тенденцию расширяться при замерзании, что также может привести к разрыву контейнера.

Дополнительная литература

См. Также: Точка кипения, давление пара.

Дополнительные определения от Google и OneLook.

Последнее обновление записи: 2 февраля 2020 г., воскресенье. Права на эту страницу принадлежат ILPI, 2000-2021 гг. Несанкционированное копирование или размещение на других веб-сайтах категорически запрещено. Присылайте нам предложения, комментарии и пожелания о новых записях (если возможно, укажите URL-адрес) по электронной почте.

Заявление об ограничении ответственности : Информация, содержащаяся в данном документе, считается правдивой и точной, однако ILPI не дает никаких гарантий относительно правдивости любого заявления.