Почему вода замерзает? Вода – удивительное чудо природы. Она необходима для всего живого на земле. Именно в воде, как утверждают ученые, зародилась жизнь. Удивительно, что вода способна пребывать в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. При этом она может переходить из одного состояния в другое. Подавляющая часть воды на планете имеет состояние жидкости. Твердое состояние воды – лед.

Почему вода замерзает на холоде

На свойство воды переходить в различные состояния влияет ее состав. Молекулы воды слабо связаны между собой; они всегда движутся и группируются, но при этом не могут образовать определенную структуру. Вода принимает форму того сосуда, в который ее помещают, но самостоятельно она не может удерживать какую-то определенную модель. Например, нальем воду в кастрюлю, и жидкость примет ее форму, но вне посуды удержать не сможет.

При нагревании молекулы воды начинают перемещаться по отношению друг к другу еще быстрее и хаотичнее, теряя связь между собой в большей мере. При этом вода становится паром.

При влиянии на воду низких температур движение молекул затормаживается, связь между ними укрепляется, и тогда они могут построить структуру – кристаллы шестигранной формы. Состояние преобразования влаги в лед называется кристаллизацией, затвердеванием.

В таком крепком состоянии может долгое время сохранять различную приобретенную ею форму. Замерзать вода начинает при температуре 0 градусов по Цельсию. Таким образом, переход воды из жидкого состояния в твердое, в лед, обусловлен физическими свойствами воды, ее составом.

Почему горячая вода замерзает быстрее холодной

Говоря о «превращении» воды в лед, наблюдаются любопытные явления. Горячая замерзает быстрее, чем холодная, как бы маловероятно сия данность не выглядела. Об этом факте было известно давно, но долгое время не удавалось раскрыть тайну загадочного свойства воды. Лишь в двадцатом веке ученые всего мира попытались объяснить причину более быстрого замерзания горячей воды по сравнению с холодной.

В 1963 году мальчик по имени Мпемба из Танзании заметил, когда готовил мороженое, что вкусный деликатес застывает быстрее, если сделан из теплого, а не холодного молока. Над ним начали насмехаться, когда он поделился своими наблюдениями с учителем и друзьями. Лишь один человек – профессор Деннис Осборн, с которым Мпемба познакомился уже взрослым, обратил внимание на этот факт.

Выдвигалось много гипотез по поводу быстрого замерзания горячей воды, нежели холодной, но все они остались предположениями. «Странное» поведение воды называют «Эффект Мпембы». Исследования проводятся до сих пор. Ученые многих стран пытаются доказать «Эффект Мпембы», но пока что безрезультатно.

Многие исследователи считают этот факт, не заслуживающим внимания, так как мороженое имеет другие свойства в отличие от жесткой воды. Физики из Сингапура в 2013 году теоретически доказали загадку эффекта Мпембы, а подтверждений лабораторных исследований непонятного явления не существует до сих пор.

Вода замерзает сверху, а не снизу

Почти всем известно, что на водоемах при низких температурах сначала образуется тонкая ледяная корочка, которая становится толще и крепче при усилении морозов. И если бы не это удивительное свойство воды, то вряд ли, кто-нибудь смог бы покататься на коньках, так как лед просто опускался бы на дно водоема.

Вода, как и большая часть аналогичных веществ, при охлаждении сжимается и уменьшается в объеме, но до температуры не ниже 3 градусов по Цельсию. При более низких температурах вода, наоборот, расширяется, увеличивается ее плотность. Лед легче воды, и это удерживает его сверху.

Почему дистиллированная вода не замерзает

Дистиллированную воду называют чистой, она « освобождена» от всяких примесей, кислорода. Примеси являются теми фрагментами, к которым крепятся молекулы воды. При переходе из жидкого состояния в лед, примеси, присутствующие в воде, сжимаются, Дистиллированная вода из-за отсутствия других веществ расширяется, дистанция между молекулами увеличивается.

Образовавшийся лед будет плавать на поверхности, так как легче воды. И все же дистиллированная вода может замерзать, но температура ее замерзания гораздо ниже, чем обычной воды. При этом было замечено, что стоит ударить, например, по бутылке с дистиллированной водой или встряхнуть, и вода тут же начнет замерзать. Объясняется это сцеплением молекул при ударе.

Температура замерзания минеральной воды

Минеральная вода насыщена солями, химическими веществами, полезными для человека. Температура замерзания минеральной воды ниже, чем у обычной. При ударе по сосуду с водой или встряхивании процесс замерзания ускорится так же, как и в случае с дистиллированной водой. Молекулы воды будут сцепляться друг с другом и структурироваться в кристаллы, соответственно, вода будет замерзать.

Замерзает ли соленая вода

Есть люди, считающие, что не замерзает. Это утверждение не совсем верно. Соленая вода тоже имеет свойство замерзать, но температура ее замерзания значительно ниже нулевой отметки. Объяснение этому заключается в молекулярном составе воды.

Соль, а точнее, ее маленькие кристаллы не позволяют молекулам воды соединиться. Замерзание соленой воды зависит от концентрации соли, содержащейся в ней. Чем больше соли в воде, тем ниже температура замерзания. Почему же антарктические льды и айсберги являются запасами пресной воды? По версии ученых, это фрагменты материка, отколовшиеся миллионы лет тому назад. Их образованию способствовало не то место, где они находятся.

Морская вода тоже замерзает при очень низких температурах. Кристаллы льда, образовавшиеся на поверхности воды, выталкивают кристаллы соли, поэтому, чем глубже, соляной раствор становится насыщеннее. Если взять лед с водной поверхности моря и растопить его, то растаявшая вода будет почти пресной.

Замерзает ли крещенская вода

Крещенскую воду называют «святой». Бытует мнение, что в Крещенскую ночь и в дальнейшие три дня вода во всех водоемах становится «святой», обладающей магическими свойствами исцеления. Она действительно может храниться долгое время, не изменяя своих вкусовых качеств, но замерзает. В этом может убедиться каждый желающий. Поместите на мороз 2 бутылочки, заполненные простой водой, и набранной в Крещенскую ночь. Вода одинаково замерзнет в обеих бутылках.

Замерзает ли вода в колодце

Люди предпочитают пить воду из колодца, считая ее более полезной и пригодной для организма. Замерзает ли вода в колодце зимой? Ответ на этот вопрос очевиден. Если колодец достаточно глубокий, уровень воды не поднимается выше точки промерзания земли, соответственно, что вода в колодце не замерзнет. Если колодец мелкий, то верхний слой воды может покрыться ледяной коркой или значительным пластом льда.

Вода – поразительное вещество, способное переходить из одного состояния в другое, благодаря своему химическому составу. Температура замерзания воды различна. Вода – единственное, вероятно, исключительное вещество, способное расширяться при низких температурах.

Замороженная вода

О значении и пользе воды для жизни известно всем. Оказывается, что оттаявшая после замерзания вода обладает целебными свойствами на организм человека. Она меняет свою структуру после процессов замораживания и оттаивания. Долголетию горцев многие приписывают употребление ими талой воды из источников, протекающих в горах.

Обычно, температурой, при которой вода замерзает, считают 0 градусов, но это не совсем верно. Точнее, это верно для воды с примесями. Известны случаи, при которых вода при температуре -20 и -30 не замерзала. Но тут есть одна оговорка - эта вода была дистиллированной - почти не содержала примесей. Но обычная вода, текущая из наших кранов, замерзает про температуре несущественно ниже нуля.

Полезно2 Не очень

Комментарии0

Написать

За окном пламенеет осень, еще две недели – и большая ее половина останется позади. Значит, скоро зима – со снегом, ледяными горками, санками и коньками. И все это белоснежное великолепие получается путем замерзания воды. При этом развлекаться мы развлекаемся, а даже не все знают, . Давайте исправляться!

Температура замерзания воды

Как все знают из школьного курса физики, подкрепленного жизненным опытом, вода может меняться – совершать переход между агрегатными состояниями.

Чтобы вода стала кристалликом льда, окружающая температура воздуха должна быть равна 0° С. Это если говорить о привычных условиях.

Если же изменить атмосферное давление, то изменится и температура замерзания . С ростом давления подрастет, при снижении также снизится.

Замерзание жидкостей и мороженое

Благодаря замерзанию можно получить множество вкусностей. Заморозил, скажем, сладкое молоко или сливки, перемолол получившийся ледяной кусочек в блендере для однородной структуры – и получаешь вкуснейшее домашнее мороженое.

А летом так приятно заморозить фруктовый сок , предварительно засунув внутрь деревянную палочку!

Итак, встает логичный вопрос – отличается ли температура замерзания соков, молока и других вкусных вещей от температуры, при которой затвердевает вода.

Результаты вот такие:

Полезно1 Не очень

Комментарии0

Написать

Нажмите «Enter», чтобы прокомментировать

Интересное химическое явление происходит в момент перехода из жидкообразного состояния в твердое. До сих пор, как в детстве, удивляюсь всему этому, несмотря на то, что детство уже позади и как все это устроено я знаю. Я работал в музее наук и был экскурсоводом. Рассказывал, помогал понять, показывал различное шоу. Один из любимых номеров у детей было превращение обычно роз в лед. Было приятно наблюдать их удивленные лица, сопровождая все это собственным удивлением ради детей.

Вода. Кислород

H2O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного кислород. Водород на первой позиции в периодической системе химических элементов таблице Менделеева. Для большинство химических реакций требуется водород.

Обыденное состояние для воды - жидкое. Также есть еще два вида состояния воды, твердообразное и газообразное.

Вода-жизнь. Мы на 70-90% (в зависимости от возраста) состоим из воды. Любое живое существо нуждается в воде, как любой человек в мороженном для поднятия настроения.

Кислород-жизнь. Равное по значимости воде. Каждому живому существу на земле требуется кислород, для жизнеобеспечния организма.

Процесс замерзания

Так как же протекает этот процесс внутри молекулы воды? Как вода переходит из жидкого состояния в твердое?

У воды есть свои границы перехода в три состояния (на мой взгляд):

1. Ноль (переход в твердое).
2. Выше ноля (переход в газообразное, чем выше, тем быстрее испарение).
3. Выше ноля и до 20 градусов (я считаю, что тут естественное состояние, потому-что она не испаряется так быстро, а больше находится в жидком состояние).

При температуре выше ноля, преобладает тепловая энергия, то есть молекулы воды находится в постоянном движение, то есть, чем выше температура, тем быстрее движение молекул. Тоже самое происходит и с замерзанием, только наоборот.

При температуре ниже ноля, тепловая энергия уже не так преобладает, в отличии от энергии молекулярных связей. В результате чего, тепловая энергия уже не препятствует и строгому упорядочению структуры.

Другими словами, когда температура воды ниже нуля, молекулы воды не бегают, как бешеные, а успокаиваются и становится на место.

Полезно0 Не очень

Комментарии0

Написать

Нажмите «Enter», чтобы прокомментировать

Вода - это основа жизни. Без нее никуда. Со свойствами замороженной воды я столкнулась однажды зимой, когда моя подруга провалилась под лед. К счастью, все обошлось, но этот урок я запомнила надолго. Первоначально вам следует знать, что вода бывает в трех агрегатных состояниях: жидкое, твердое, газообразное.

Температура замерзания воды

Зимой на каждом шагу встречается вода в твердом виде. Чтобы вода превратилась в лед/снег, она должна охладиться до 0 градусов . Затвердевание воды происходит из-за замедления движения молекул , вследствие этого процесса внутри образуется кристаллическая решетка , придающая воде твердое состояние.

Три состояния воды

Вода - это уникальная жидкость, не имеющая цвета, запаха, вкуса. Она как и многие другие вещества, имеет три вида состояния: жидкое , твердое , газообразное .

1. Твердое . Твердое состояние воды - лед. Учительница химии, рассказывая о нетипичных свойствах воды, затронула несколько фактов: в твердом состоянии вода легче чем в жидком . Это объясняет нахождение льда на поверхности, а не на дне реки. А еще в твердом состояние плотность воды больше чем в жидком . Поэтому оставленные на морозе банки взрываются.
2. Жидкое . Жидкое состояние воды поддерживается температурой от 0 до 100 градусов.
3. Газообразное . После 100 градусов жидкость начинает кипеть и испаряться (испаряется она и при комнатной температуре, но не так обильно). Далее, в открытой местности, частицы воды собираются в тучи и проливаются на какой-нибудь территории.

Вода в природе

Твердые образования воды можно встретить в своей морозильной камере, на улице или на стекле. Зимой лед затягивает поверхность реки, а осенью или ранней весной появляется иней . Также кристаллы воды можно встретить при ледяном тумане . Ледяной туман - почти тоже самое, что и обычный, но вместо капелек воды в подвешенном состоянии находятся ледяные частички . Это очень редкое явление, которое можно наблюдать только при особых условиях и температуре ниже 0.

Лед - опасность

Чтобы лед вас радовал своим видом и не принес неприятностей, важно соблюдать технику безопасности. В холодный период ледяной покров на тротуарах может быть опасен. Если в вашем городе его не убирают, также как в моем, будьте бдительны и ходите как пингвины.

В период оттепели и ранней осени не выходите на поверхность водоемов, так как лед очень тонок.

Полезно0 Не очень

Комментарии0

Написать

Нажмите «Enter», чтобы прокомментировать

Если некоторым людям уроки географии могут сниться только в страшном сне, у меня всё не так. Я с радостью читаю научную литературу, хорошо разбираюсь в географических картах, и с легкостью могут помочь любому школьнику. Однажды я поняла, что знания необходимо постоянно развивать . Сейчас объясню, как я пришла к этому выводу.

Я приехала к морю в октябре, чтобы пройти оздоровительные процедуры. В тот день было очень холодно, но я вышла на улицу, чтобы прогуляться возле берега. Но, посмотрев на смарт часы, удивилась: температура 0°C. Тогда почему вода в море не замерзла? Сегодня вместе найдем ответы.

При какой температуре замерзает вода

Наука хороша тем, что можно найти любой ответ. Ты только задумался, а ответ уже готов. Просто необходимо быть более любопытным, читать больше книг. Ученые уже давно огласили теорию, что вода замерзает при температуре 0°C . Подобная информация есть в учебниках для школьников. Но это неправда. Потому что вода застывает, а не замерзает. Процесс превращения воды в лёд называется кристаллизацией (это более точный термин).

Когда температура достигает 0°C вода начинает менять форму. Соответственно не замерзает полностью, а только начинает застывать. Стоит учитывать состав жидкости, если в воде есть примесь (соль, песок, пыль), она будет застывать дольше. Нет оснований для построения кристаллической структуры, процесс замерзания замедляется.

Хватит верить в мифы о воде

Проще запомнить несколько утверждений, чем читать энциклопедии, проводить эксперименты. Поэтому, даже в 21 веке люди руководствуются ложными суждениями.

Топ известных мифов о воде:

• Дистиллированная вода - самая лучшая для питья. На самом деле, в процессе чистки уничтожаются всё, полезные минералы в том числе.

• Вода - бесцветная субстанция. Вода не только обладает прозрачностью (может быть мутной), но имеет оттенок, подземные воды имеет желтоватый или сероватый оттенок. Морская вода может быть голубой, темно-синей.

• Воду можно пить в неограниченных количествах. Существует формула, которая определяет дневную норму жидкости , которую должен выпить человек. Всё зависит от веса (минимум два литра в день).

Вода - источник жизни . Она обладает силой, необходимо аккуратно пользоваться этим подарком природы.

Полезно0 Не очень

Комментарии0

Написать

Нажмите «Enter», чтобы прокомментировать

В моем детстве в магазинах мало чего было, а летом в жару очень хотелось мороженого. Я, как и многие советские детишки, в морозильной камере замораживал воду с разведенным вареньем, то и дело заглядывал, готово ли.

Еще тогда изучил, что лед получается при температуре ниже 0 градусов . Став старше, узнал, как проходит процесс замерзания , какая температура нужна для этого разным водным растворам.

При какой температуре замерзает вода

Вода – это самая загадочная субстанция на планете. Она бывает разной:

• пресной и питьевой;
• минеральной;
• морской и солоноватой;
• дистиллированной и деионизированной.

От ее состава как раз и зависит температура замерзания . Обычная питьевая вода превращается в лед при температуре 0 градусов по Цельсию .

Но если добавить в нее различные соли, сахар или спирт, тогда потребуется температура значительно ниже . Дистиллированная вода , в которой отсутствуют примеси, и вовсе замерзает, если охладить ее ниже -42 градусов , в обычном холодильнике такой опыт не получится. При давлении даже простая водопроводная вода начнет замерзать только при отметке -2 градуса, чем больше оно будет, тем ниже потребуется температура . Чтобы понять, отчего так происходит, надо поближе познакомиться с процессом замерзания.

Как замерзает вода

В обыкновенной воде есть микроскопические частички , это может быть пыль, глина, песок. При понижении температуры и достижении отметки в 0 градусов они становятся центрами, вокруг которых появляются кристаллы льда. Пузырьки воздуха, трещины на посуде тоже могут стать такими ядрами кристаллизации . Чем их больше, тем быстрее пойдет процесс.

Для воды с примесью соли и прочих добавок требуется больше времени для замерзания потому, что у нее высокая плотность , и чем она выше, тем дольше жидкость будет замерзать. Дистиллированную воду вообще невозможно заморозить в домашних условиях из-за отсутствия таких центров , если в ней нет пузырьков воздуха и трещинок на емкости, в которую она налита.

Может ли вода замерзнуть при положительной температуре

Мне известны 2 фактора, при которых лед образуется при плюсовых показателях температуры . На высоте более 1000 км вода начинает замерзать уже при температуре +2 градуса .

И совсем уж предстает загадочная картина, если в нее добавить каустическую соду . Чем выше концентрация, тем выше температура замерзания. Например, 44% раствор превратится в лед при температуре +7 градусов.

Полезно0 Не очень

Комментарии0

Написать

Нажмите «Enter», чтобы прокомментировать

Мне, как любому садоводу, с детства известно, что воду, запасенную в бочке для полива, в конце осени необходимо вылить. А если на даче банька есть, то и там все емкости лучше осушить. Ведь при понижении температуры воздуха вода превратится в лед , который не пощадит ни баки, ни канистры, ни другую тару. Их просто разорвет или они деформируются и станут непригодны для использования.

При какой температуре замерзает вода

Происходит это все из-за того, что при замерзании вода увеличивается в объеме и образовавшийся лед перестает помещаться в емкости. Про то, что температура кристаллизации Н₂О равна нулю градусов Цельсия , знает, наверное, каждый школьник. Но в реальности, она определяется двумя основными факторами:

• давлением;
• степенью чистоты воды;

При повышении давления происходит понижение температуры замерзания Н₂О, к такому же результату приводит увеличение в ней примесей. Но из этого правила есть одно исключение - дистиллированная вода. Ее ученым удалось охладить до 70°С, и она при этом осталась в жидком состоянии.

Еще раз про дистиллированную воду

При помощи дистиллировки можно удивить друзей , сделав лед без участия в процессе холодильника, почти:). Налив дистиллированную воду в бутылку и подержав ее в морозилке пару часов, надо достать ее, при этом она останется жидкой и на глазах удивленных товарищей постучать по емкости. Вода тут же начнет превращаться в лед .

Очищение воды при помощи заморозки

Используя уникальные свойства Н₂О и особенности образования льда, можно из обычной водопроводной сделать чистую и полезную воду . Изначально в жидкости, вытекающей из крана, содержится:

• «живая» - пресная вода;
• «мертвая» или «тяжелая» - вода, содержащая атомы дейтерия и трития, вместо обычного водорода; При какой температуре замерзает вода

  Первое с чем я познакомился, была температура кристаллизации воды . Тут и началось самое интересное. Оказывается, всеми принятая температура замерзания в 0°C действует только при нормальных условиях (760 мм рт. ст.).

  А как известно, давление в разных точках земного шара отличается, например, в горах он резко снижается, а на низменностях оно повышенное. Таким образом, нет постоянной температуры замерзания воды , она существует только для определённого давления.

  Здесь прослеживается определённая закономерность: чем выше давление в окружающей среде, тем больше температура кристаллизации и соответственно наоборот, чем ниже давление , тем меньше температура замерзания . Выходит, что если достаточно сильно повысить давление, то можно добиться того, чтобы вода становилась льдом при положительной температуре.

  Так же, огромное влияние на заморозку оказывает количество примесей в ней. К примеру, солёная вода замерзает при более низких температурах (приблизительно -1,8°C). Но тут проскальзывает ещё одно интересное свойство, абсолютно чистая вода, не замерзает при температуре -80°C .

  
  

  Вода является самой универсальной и удивительной субстанцией, на нашей планете. Она обладает множеством других уникальных свойств:

  1. Дистиллированная вода, прекрасный диэлектрик и практически не способна проводить ток.
  2. Единственное вещество, которое может существовать одновременно в трёх агрегатных состояниях (тройная точка воды).
  3. Расширяется при замерзании и при испарении тоже расширяется.
  4. Лёд легче воды в жидком состоянии, лишь у нескольких веществ есть подобные свойства.
  5. Растворяет практически все вещества на нашей планете.
  6. За счёт водородных связей, обладает невероятной термоустойчивостью .
  
  

  Полезно0 Не очень

Вторая Книга всеобщих заблуждений Ллойд Джон

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.

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина] автора

У какой из планет Солнечной системы наиболее вытянутая орбита и у какой наименее? Как известно, любая планета обращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой располагается светило. Степень вытянутости орбиты характеризуется ее

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

У какой планеты Солнечной системы наибольшее количество спутников и у какой наименьшее? Рекордсменом Солнечной системы по количеству спутников является гигант Юпитер, у которого 39 известных спутников. Полностью обделила природа в этом отношении Меркурий и

Из книги 3333 каверзных вопроса и ответа автора Кондрашов Анатолий Павлович

При какой температуре закипает вода на высочайшей вершине мира – Джомолунгме? Температура кипения – фазового перехода из жидкого в газообразное состояние (и наоборот) – воды, как и любого другого вещества, возрастает с увеличением внешнего давления. При стандартном

Из книги Странности нашего тела – 2 автора Джуан Стивен

При какой температуре вода имеет максимальную плотность? Еще из школьного курса физики мы знаем, что при нагревании все вещества – твердые, жидкие и газообразные – расшираются. Вода является одним из немногих исключений из этого правила, она имеет максимум плотности

Из книги Вторая Книга всеобщих заблуждений автора Ллойд Джон

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

Почему вода в глубоководном озере кажется голубой, а чистая вода из крана – бесцветной? Солнечный свет, который мы иногда называем белым, содержит в себе все длины волн оптического диапазона – так называемые спектральные цвета – от инфракрасного до ультрафиолетового.

Из книги Универсальный справочник прораба. Современная стройка в России от А до Я автора Казаков Юрий Николаевич

Почему кровь не замерзает в очень холодные дни? Кровь состоит главным образом из воды. Температура замерзания крови очень близка к температуре замерзания воды (0 °C). Наличие в крови белков, соли и других компонентов слегка изменяет эту температуру. Человеческий организм

Из книги 365 советов беременным и кормящим автора Пигулевская Ирина Станиславовна

При какой температуре тела можно умереть? Нормальной обычно считается температура тела не выше 37 °C. Температура ниже 28 °C (при ректальном измерении) может быть опасной для

Из книги автора

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, Из книги автора

Выполнение бетонных работ при температуре воздуха выше 25 °C При производстве бетонных работ при температуре воздуха выше 25 °C и влажности менее 50 % следует применять быстротвердеющие портландцементы, марка которых как минимум в 1,5 раза выше марочной прочности бетона.

Из книги автора

Когда необходимо вызвать врача при температуре Немедленно обратитесь к врачу, если:– имеются признаки обезвоживания (запавшие глаза, сниженное количество мочеиспусканий или сухие подгузники, запавший родничок у детей до года, отсутствие слез при плаче, сухие слизистые

Из книги автора

Что еще сделать при температуре Запасным препаратом является ибупрофен (нурофен, ибуфен). При повышении температуры в период менее 6 часов после дачи парацетамола либо его неэффективности дайте ребенку возрастную дозу ибупрофена. Ибупрофен может даваться не чаще, чем 1

Вода занимает две третьих земной поверхности и примерно столько же – в организме каждого из нас. Вода повсюду, однако до сих пор не изучена до конца, и даже самые простые ее свойства оставляют множество вопросов. Например, каждый школьник знает, что H2O может быть в трех состояниях: в жидком это вода, в газообразном – пар, и в твердой форме – лед. Но так ли очевиден ответ на вопрос, при какой температуре замерзает вода?

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 H2 O (или отсутствие емкости).

Феноменальные свойства H2 O

Приведем еще несколько фактов об удивительном поведении воды:

• При замерзании молекулы воды расширяются, и ее масса становится тяжелей массы льда. Лед, согласно закону Архимеда, выталкивается на поверхность. Таким образом природа закрывает коркой льда водоемы, защищая и сохраняя все живое в их глубинах.
• Горячая вода замерзнет быстрее, чем холодная. Звучит невероятно, но это так. Называется это явление «парадокс «Мпембы». Дело в том, что у горячей воды больше теплоотдача и более высокая насыщенность ядрами кристаллизации.
• В вакууме при 0°C вода сначала закипает, потом одна восьмая ее испаряется, а оставшееся количество замерзает.
• Учеными при лабораторных исследованиях была получена так называемая стеклообразная вода – аморфная твердая субстанция, из которой состоят кометы во Вселенной. Для перехода воды в такое состояние необходимо за считаные миллисекунды понизить температуру до -137 градусов Цельсия.
• Максимальной плотность H2 O будет при +4°C.

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

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

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

Состояния и виды воды

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

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

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

Наличие изотопов водорода делает воду:

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

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

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

Температура замерзания воды

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

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

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

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

Отчего горячая вода замерзает быстрее холодной?

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

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

Взаимосвязаны ли температура замерзания воды и высота?

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

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

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

Как давление влияет на процесс кристаллизации воды?

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

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

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

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

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

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

Температура кристаллизации водных растворов

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

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

  Важно знать, что фиксированной температуры замерзания водно-спиртовые растворы не имеют. Обычно говорят о температуре начала процесса кристаллизации и температуре окончательного перехода в твёрдое состояние.

  Между началом образования первых кристаллов и полным застыванием спиртового раствора лежит температурный интервал величиной в 7 градусов. Так, температура замерзания воды со спиртом 40% концентрации на начальном этапе составляет -22,5 градуса, а окончательный переход раствора в твёрдую фазу произойдёт при -29,5 градусах.

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

Температура замерзания отдельных морей

• 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: