Koja voda se brže smrzava - topla ili hladna. Efekat Mpemba ili zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode

Pročišćena isparavanjem, hlađenjem i kondenzacijom, tečnost ima posebna fizička svojstva. Preporučuje se da se koristi u sistemu grejanja, jer nema soli, kao ni kiseonika. To ima pozitivan učinak na trajanje rada opreme.

Ali mnoge zanima pitanje, smrzava li se destilirana voda na temperaturama ispod 0˚C?

Lako je provesti eksperiment kod kuće i dobiti odgovor na ovo pitanje. Videćemo da će na 0˚C ostati tečno. Čak i ako snizimo temperaturu, njegovo fizičko stanje se neće promijeniti.

Dakle, na kojoj temperaturi se voda smrzava?

Zanimljivo svojstvo destilovane vode uočeno je na negativnoj temperaturi. Ako u njega spustite komad leda, snijega, zraka ili prašine, kristali će se odmah pojaviti u cijelom volumenu.

To je zbog činjenice da voda iz slavine ima mnogo centara kristalizacije: soli, zrak iznutra, površina posude i tako dalje. Prečišćene tečnosti nemaju takve centre. Zbog toga može značajno da se ohladi.

Zakoni fizike kažu da što se tečnost više čisti od nečistoća, to je niži prag za prelazak u čvrsto stanje.

Destilirana voda se smrzava na -10˚C i niže. Ovo objašnjava njegovu prednost u odnosu na druge rashladne tečnosti tokom perioda grejanja. Zbog ove osobine, prilikom grijanja prostorije može se natjecati sa antifrizom.

Istovremeno, postoji niz dodatnih prednosti u odnosu na druge rashladne tekućine:

ekološka čistoća;
sigurnost za život i zdravlje ljudi;
pažljiv odnos prema cijevima;
jednostavnost upotrebe;
dostupnost.

Sada znate da se destilovana voda smrzava na temperaturama ispod 10 stepeni, tako da možete biti mirni po pitanju svog sistema grijanja.

Nadamo se da vam je članak bio koristan. Bit ćemo vam zahvalni ako ga podijelite na društvenim mrežama.

ugodan dan!

Pročitajte također:

Nosač toplote za sistem grijanja - šta se danas koristi?
Grijanje vode u privatnoj kući - tehnologija za njegovu implementaciju
Vodena pumpa za grijanje: princip rada i ugradnje

Pozdrav dragi ljubitelji zanimljivosti. Danas ćemo pričati o. Ali mislim da pitanje postavljeno u naslovu može izgledati jednostavno apsurdno – ali treba li uvijek nepodijeljeno vjerovati ozloglašenom „zdravom razumu“, a ne strogo postavljenom iskustvu testiranja. Hajde da pokušamo da shvatimo zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode?

Istorijat

Da u pitanju smrzavanja hladne i tople vode “nije sve čisto” pominju Aristotelova djela, zatim su slične napomene napravili F. Bacon, R. Descartes i J. Black. U novijoj istoriji se za to vezuje naziv „Mpemba paradoks“ – po imenu školarca iz Tanganjike, Erasta Mpembe, koji je isto pitanje postavio gostujućem profesoru fizike.

Dječakovo pitanje nije proizašlo iz nule, već iz čisto ličnih zapažanja procesa hlađenja mješavine sladoleda u kuhinji. Naravno, prisutni drugovi iz razreda, zajedno sa učiteljicom, smijali su se Mpembi - međutim, nakon eksperimentalne provjere profesora D. Osbornea lično, iz njih je "isparila" želja da se rugaju Erastu. Štaviše, Mpemba je zajedno sa profesorom objavio detaljan opis ovog efekta u Obrazovanju fizike 1969. godine - i od tada je gornji naziv fiksiran u naučnoj literaturi.

Šta je suština fenomena?

Postavka eksperimenta je prilično jednostavna: pod istim uvjetima, testiraju se identične posude tankih stijenki, u kojima se nalaze striktno jednake količine vode, koje se razlikuju samo po temperaturi. Posude se stavljaju u frižider, nakon čega se u svakoj od njih bilježi vrijeme prije stvaranja leda. Paradoks je da se u posudi sa inicijalno toplijom tečnošću to dešava brže.

Kako savremena fizika ovo objašnjava?

Paradoks nema univerzalno objašnjenje, budući da se nekoliko paralelnih procesa odvija zajedno, čiji se doprinos može razlikovati od specifičnih početnih uslova - ali sa ujednačenim rezultatom:

sposobnost tečnosti da se prehladi - u početku hladna voda je sklonija hipotermiji, tj. ostaje tečno kada je njegova temperatura već ispod tačke smrzavanja
ubrzano hlađenje - para iz tople vode pretvara se u mikrokristale leda, koji, kada se vraćaju, ubrzavaju proces, radeći kao dodatni "vanjski izmjenjivač topline"
izolacijski učinak - za razliku od tople vode, hladna voda se smrzava odozgo, što dovodi do smanjenja prijenosa topline konvekcijom i zračenjem

Postoji niz drugih objašnjenja (posljednji put je takmičenje za najbolju hipotezu nedavno, 2012. godine održalo Britansko kraljevsko društvo za hemiju) - ali još uvijek ne postoji jednoznačna teorija za sve slučajeve kombinacije ulaznih uslova...

Koja se voda brže smrzava, topla ili hladna, utiče mnogo faktora, ali samo pitanje deluje malo čudno. Podrazumijeva se, a poznato je i iz fizike, da toploj vodi još treba vremena da se ohladi na temperaturu uporedive hladne vode da bi se pretvorila u led. ova faza se može preskočiti i, shodno tome, ona pobjeđuje na vrijeme.

Ali odgovor na pitanje koja se voda brže smrzava - hladna ili vruća - na ulici u mrazu, zna svaki stanovnik sjevernih geografskih širina. Zapravo, naučno se ispostavilo da u svakom slučaju hladna voda jednostavno mora brže da se smrzne.

Tako je i nastavnik fizike, kojem se 1963. godine obratio školarac Erasto Mpemba sa molbom da objasni zašto se hladna mješavina budućeg sladoleda smrzava duže od slične, ali vruće.

"Ovo nije svjetska fizika, već neka vrsta Mpemba fizike"

U to vrijeme se učitelj samo nasmijao na ovo, ali Deniss Osborne, profesor fizike, koji je svojevremeno išao u istu školu u kojoj je studirao Erasto, eksperimentalno je potvrdio postojanje takvog efekta, iako za to tada nije bilo objašnjenja. . Godine 1969. popularni naučni časopis objavio je zajednički članak dvojice muškaraca koji su opisali ovaj neobičan efekat.

Od tada, inače, pitanje koja se voda brže smrzava - topla ili hladna, ima svoje ime - efekat, ili paradoks, Mpemba.

Pitanje postoji već dugo vremena

Naravno, takva pojava se dešavala i ranije, a spominjala se iu radovima drugih naučnika. Ne samo da je školarac bio zainteresovan za ovo pitanje, već su o njemu svojevremeno razmišljali i Rene Descartes, pa čak i Aristotel.

Evo samo pristupe rješavanju ovog paradoksa počeli su gledati tek krajem dvadesetog vijeka.

Uslovi za pojavu paradoksa

Kao i kod sladoleda, nije samo obična voda ta koja se smrzava tokom eksperimenta. Moraju postojati određeni uslovi da bi se počelo raspravljati koja voda se brže smrzava - hladna ili vruća. Šta utiče na ovaj proces?

Sada, u 21. veku, izneto je nekoliko opcija koje mogu da objasne ovaj paradoks. Koja voda se brže smrzava, topla ili hladna, može zavisiti od činjenice da ima veću brzinu isparavanja od hladne vode. Dakle, njegov volumen se smanjuje, a smanjenjem volumena vrijeme zamrzavanja postaje kraće nego ako uzmemo sličnu početnu zapreminu hladne vode.

Zamrzivač je odavno odmrznut

Koja se voda brže smrzava i zašto se to dešava, može uticati snježna obloga koja može biti prisutna u zamrzivaču frižidera koji se koristi za eksperiment. Ako uzmete dvije posude identične zapremine, ali će jedna imati toplu vodu, a druga hladnu vodu, posuda sa toplom vodom će otopiti snijeg ispod sebe, čime će se poboljšati kontakt termičke razine sa zidom hladnjaka. Posuda za hladnu vodu to ne može. Ako u frižideru nema takve obloge sa snijegom, hladna voda bi se trebala brže smrzavati.

Vrh - dno

Također, fenomen da se voda brže smrzava - topla ili hladna, objašnjava se na sljedeći način. Po određenim zakonima, hladna voda počinje da se smrzava iz gornjih slojeva, kada topla voda radi obrnuto - počinje da se smrzava odozdo prema gore. Ispostavilo se da hladna voda, sa hladnim slojem na vrhu sa već formiranim ledom na nekim mestima, pogoršava procese konvekcije i toplotnog zračenja, čime se objašnjava koja voda se brže smrzava - hladna ili vruća. U prilogu je fotografija iz amaterskih eksperimenata, a ovdje je jasno vidljiva.

Toplota nestaje, težeći prema gore, i tamo se susreće sa vrlo hladnim slojem. Nema slobodnog puta za toplotno zračenje, pa proces hlađenja postaje težak. Topla voda apsolutno nema takve barijere na svom putu. Koja se brže smrzava - hladna ili vruća, od čega zavisi vjerojatni ishod, odgovor možete proširiti rekavši da svaka voda ima otopljene određene tvari.

Nečistoće u sastavu vode kao faktor koji utiče na ishod

Ako ne varate i koristite vodu istog sastava, gdje su koncentracije pojedinih supstanci identične, onda bi hladna voda trebala brže smrzavati. Ali ako se dogodi situacija kada su rastvoreni hemijski elementi prisutni samo u toploj vodi, dok ih hladna voda ne poseduje, tada topla voda ima priliku da se zamrzne ranije. To se objašnjava činjenicom da otopljene tvari u vodi stvaraju centre kristalizacije, a s malim brojem ovih centara otežana je transformacija vode u čvrsto stanje. Moguće je čak i prehlađenje vode, u smislu da će na temperaturama ispod nule biti u tečnom stanju.

Ali sve ove verzije, očigledno, nisu do kraja odgovarale naučnicima, pa su nastavili da rade na ovom pitanju. Godine 2013. tim istraživača u Singapuru rekao je da su riješili vjekovnu misteriju.

Grupa kineskih naučnika tvrdi da tajna ovog efekta leži u količini energije koja je uskladištena između molekula vode u njenim vezama, nazvanim vodonične veze.

Odgovor kineskih naučnika

Slijedit će daljnje informacije za čije je razumijevanje potrebno poznavanje hemije kako bi se utvrdilo koja voda se brže smrzava - topla ili hladna. Kao što znate, sastoji se od dva atoma H (vodonika) i jednog O (kiseonika) atoma koji se drže zajedno kovalentnim vezama.

Ali atome vodika jedne molekule privlače i susjedni molekuli, njihova komponenta kisika. Ove veze se nazivaju vodonične veze.

Istovremeno, vrijedi zapamtiti da u isto vrijeme molekuli vode djeluju odbojno jedni na druge. Naučnici su primijetili da kada se voda zagrije, udaljenost između njenih molekula se povećava, a to je olakšano odbojnim silama. Ispostavilo se da se, zauzimajući jednu udaljenost između molekula u hladnom stanju, može reći da se protežu i imaju veću zalihu energije. Upravo ta rezerva energije se oslobađa kada se molekuli vode počnu približavati jedni drugima, odnosno dolazi do hlađenja. Pokazalo se da se veća zaliha energije u toploj vodi, i njeno veće oslobađanje kada se ohladi na temperaturu ispod nule, dešava brže nego u hladnoj vodi, koja ima manju zalihu te energije. Dakle, koja voda se brže smrzava - hladna ili vruća? Na ulici i u laboratoriji bi se trebao dogoditi paradoks Mpemba, a topla voda bi se trebala brže pretvoriti u led.

Ali pitanje je i dalje otvoreno

Postoji samo teorijska potvrda ovog traga - sve je to napisano prekrasnim formulama i izgleda uvjerljivo. Ali kada se eksperimentalni podaci, koja voda brže smrzava - topla ili hladna, budu stavljeni u praktičan smisao i njihovi rezultati budu predstavljeni, tada će se pitanje o Mpembinom paradoksu moći smatrati zatvorenim.

"Već smo se susreli sa nekim zanimljivim svojstvima vode koja nam omogućavaju da živimo posebno, i živim bićima uopšte. Nastavimo temu i skrećemo vam pažnju na još jedno zanimljivo svojstvo (iako nije jasno da li je istinito ili izmišljeno) .

Zanimljivo o vodi - efekat Mpemba: da li ste znali da na internetu postoje glasine da se topla voda smrzava brže od hladne vode? Možda ne znate, ali ove glasine kruže. I veoma uporan. Dakle, o čemu pričamo - eksperimentalnoj grešci ili novom, zanimljivom svojstvu vode koje još nije proučeno?

Hajde da to shvatimo. Legenda, koja se ponavlja od lokacije do lokacije, glasi: uzimamo dvije posude vode: u jednu sipamo toplu vodu, a u drugu hladnu i stavljamo ih u zamrzivač. Topla voda će se smrznuti brže od hladne vode. Zašto se ovo dešava?

Godine 1963. tanzanijski student po imenu Erasto B. Mpemba, dok je zamrzavao pripremljenu mješavinu sladoleda, primijetio je da se vruća smjesa brže stvrdnula u zamrzivaču od hladne. Kada je mladić podijelio svoje otkriće sa profesorom fizike, samo mu se nasmijao. Na sreću, učenik je bio uporan i uvjerio nastavnika da sprovede eksperiment, koji je potvrdio njegovo otkriće: pod određenim uvjetima topla voda se zaista smrzava brže od hladne vode.

Druga verzija legende - Mpemba se okrenuo velikom naučniku, koji je, na sreću, bio u blizini afričke škole Mpemba. I naučnik je povjerovao dječaku i još jednom provjerio šta je šta. Pa, idemo... Sada se ovaj fenomen smrzavanja tople vode brže od hladne zove "Mpemba efekat". Istina, mnogo prije njega ovo jedinstveno svojstvo vode zabilježili su Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes.

Naučnici ne razumiju u potpunosti prirodu ovog fenomena, objašnjavajući ga ili razlikom u hipotermiji, isparavanju, formiranju leda, konvekciji ili učinkom ukapljenih plinova na toplu i hladnu vodu.

Dakle, imamo Mpemba efekat (Mpemba Paradox) - paradoks koji kaže da topla voda (pod određenim uslovima) može da se smrzne brže od hladne vode. Iako u isto vrijeme mora proći temperaturu hladne vode u procesu smrzavanja.

Shodno tome, da bismo se izborili sa paradoksom, postoje dva načina. Prvi je da počnemo objašnjavati ovaj fenomen, smišljati teorije i radovati se da je voda misteriozna tečnost. Ili možete ići drugim putem - samostalno provesti ovaj eksperiment. I izvući odgovarajuće zaključke.

Okrenimo se ljudima koji su zaista imali ovo iskustvo pokušavajući da repliciraju efekat Mpemba. A u isto vrijeme, pogledajmo malu studiju koja određuje "odakle rastu noge".

Na ruskom jeziku, poruka o Mpemba efektu prvi put se pojavila prije 42 godine, kako je objavio časopis "Hemija i život" (1970, br. 1, str. 89). Pošto su bili savjesni, zaposlenici "Hemije i života" odlučili su da sami sprovedu eksperimente i uvjerili se: "vruće mlijeko tvrdoglavo nije htjelo prvo da se smrzne". Ovaj rezultat je dobio prirodno objašnjenje: „Vruća tekućina ne bi trebala zamrznuti ranije. Na kraju krajeva, njegova temperatura prvo mora biti jednaka temperaturi hladne tečnosti.

Jedan od čitalaca "Hemije i života" izvijestio je sljedeće o svojim eksperimentima (1970, br. 9, str. 81). Mlijeko je prokuhao, ohladio na sobnu temperaturu i stavio u frižider u isto vrijeme kad i neprokuvano mlijeko, koje je također bilo sobne temperature. Prokuvano mleko se brže smrzavalo. Isti efekat, ali slabiji, postignut je zagrijavanjem mlijeka na 60°C umjesto ključanja. Kuvanje bi moglo biti od fundamentalnog značaja: ovo će ispariti dio vode i ispariti lakši dio masti. Kao rezultat toga, tačka smrzavanja se može promijeniti. Osim toga, kada se zagrije, a još više kada se prokuha, moguće su neke kemijske transformacije organskog dijela mlijeka.

Ali “pokvareni telefon” je već radio, a nakon više od 25 godina ova priča je opisana na sljedeći način: “Porcija sladoleda se brže hladi ako se stavi u frižider, nakon što se dobro zagrije, nego ako se prvo se ostavi na hladnoj temperaturi“ („Znanje je moć“, 1997, br. 10, str. 100). Postepeno su počeli da zaboravljaju na mleko, a radilo se uglavnom o vodi.

Nakon 13 godina, u istoj "Hemiji i životu" pojavio se sljedeći dijalog: "Ako izvadite dvije šolje na hladno - sa hladnom i toplom vodom, koja će se onda voda brže smrznuti? .. Sačekajte zimu i provjerite: vruća voda će se brže smrzavati“ (1993, br. 9, str. 79). Godinu dana kasnije, usledilo je pismo jednog savesnog čitaoca, koji je zimi marljivo iznosio šolje hladne i tople vode na hladno i uverio se da se hladna voda brže smrzava (1994, br. 11, str. 62).

Sličan eksperiment izveden je pomoću hladnjaka, u kojem je zamrzivač prekriven debelim slojem mraza. Kada sam stavio šolje tople i hladne vode na ovaj zamrzivač, mraz ispod šoljica tople vode se otopio, potonule i voda u njima se brže smrzla. Kada sam stavio čaše na mraz, efekat nije primećen, jer se mraz ispod čaša nije otopio. Efekat nije primećen čak ni kada sam, nakon odmrzavanja frižidera, čaše stavila u zamrzivač bez mraza. Ovo dokazuje da je uzrok efekta otapanje mraza pod šoljama tople vode (Hemija i život, 2000, br. 2, str. 55).

Priču o paradoksu koji je uočio tanzanijski dječak u više navrata pratila je značajna opaska - kažu, ne treba zanemariti nijednu, čak i vrlo čudnu informaciju. Želja je dobra, ali neostvariva. Ako prethodno ne pregledamo nepouzdane informacije, onda ćemo se utopiti u njima. A pogrešne informacije su često pogrešne. Osim toga, često se dešava (kao u slučaju Mpemba efekta) da je vjerovatnoća posljedica izobličenja informacija u procesu prijenosa.

Stoga je zanimljivo o vodi općenito, a posebno o Mpemba efektu, nije uvijek tačno 🙂

Više detalja - na stranici http://wsyachina.narod.ru/physics/mpemba.html

Na kojoj temperaturi se voda smrzava? Čini se - najjednostavnije pitanje na koje čak i dijete može odgovoriti: tačka smrzavanja vode pri normalnom atmosferskom pritisku od 760 mmHg je nula stepeni Celzijusa.

Međutim, voda (uprkos njenoj izuzetno širokoj rasprostranjenosti na našoj planeti) je najmisterioznija i nedovoljno shvaćena supstanca, tako da odgovor na ovo pitanje zahtijeva detaljnu i obrazloženu raspravu.

U Rusiji i Evropi temperatura se mjeri na Celzijusovoj skali, čija je najviša vrijednost 100 stepeni.
Američki naučnik Farenhajt razvio je sopstvenu skalu sa 180 podela.
Postoji još jedna jedinica za mjerenje temperature - kelvin, nazvana po engleskom fizičaru Thomsonu, koji je dobio titulu Lord Kelvin.

Stanja i vrste voda

Voda na planeti Zemlji može imati tri glavna agregatna stanja: tečno, čvrsto i plinovito, koja se mogu transformirati u različite oblike koji istovremeno koegzistiraju jedni s drugima (sante leda u morskoj vodi, vodena para i kristali leda u oblacima na nebu, glečeri i slobodni -tekuće rijeke).

U zavisnosti od karakteristika porekla, namene i sastava, voda može biti:

svježe;
mineral;
nautički;
piće (ovdje uključujemo vodu iz slavine);
kiša;
odmrznuti;
bočat;
strukturirano;
destilirano;
deionizirana.

Prisustvo izotopa vodika čini vodu:

svjetlo;
teški (deuterijum);
superteški (tricijum).

Svi znamo da voda može biti meka i tvrda: ovaj pokazatelj je određen sadržajem kationa magnezija i kalcija.

Svaka od vrsta i agregatnih stanja vode koje smo naveli ima svoju tačku smrzavanja i topljenja.

Tačka smrzavanja vode

Zašto se voda smrzava? Obična voda uvijek sadrži određenu količinu suspendiranih čestica mineralnog ili organskog porijekla. To mogu biti najsitnije čestice gline, pijeska ili kućne prašine.

Kada temperatura okoline padne na određene vrijednosti, te čestice preuzimaju ulogu centara oko kojih se počinju formirati kristali leda.

Mjehurići zraka, kao i pukotine i oštećenja na zidovima posude u kojoj se nalazi voda, također mogu postati jezgra kristalizacije. Brzina kristalizacije vode je u velikoj mjeri određena brojem ovih centara: što ih je više, to se tekućina brže smrzava.

U normalnim uslovima (pri normalnom atmosferskom pritisku), temperatura faznog prelaza vode iz tečnog u čvrsto stanje je 0 stepeni Celzijusa. Na ovoj temperaturi voda se smrzava na ulici.

Zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode?

Topla voda se smrzava brže od hladne - ovaj fenomen je primijetio Erasto Mpemba, školarac iz Tanganjike. Njegovi eksperimenti s masom za pravljenje sladoleda pokazali su da je brzina smrzavanja zagrijane mase mnogo veća od one hladne.

Jedan od razloga za ovu zanimljivu pojavu, nazvanu „Mpemba paradoks“, je veći prenos toplote vruće tečnosti, kao i prisustvo većeg broja kristalizacionih jezgara u njoj u odnosu na hladnu vodu.

Da li su tačka smrzavanja vode i nadmorska visina povezani?

S promjenom tlaka, često povezanom s različitim visinama, tačka smrzavanja vode počinje se radikalno razlikovati od standardne, karakteristične za normalne uvjete.
Kristalizacija vode na visini se dešava pri sljedećim temperaturnim vrijednostima:

paradoksalno, na visini od 1000 m voda se smrzava na 2 stepena Celzijusa;
na visini od 2000 metara, to se dešava već na 4 stepena Celzijusa.

Najviša temperatura smrzavanja vode u planinama uočava se na nadmorskoj visini od preko 5.000 hiljada metara (na primjer, na planinama Fann ili Pamiru).

Kako pritisak utiče na proces kristalizacije vode?

Pokušajmo povezati dinamiku promjena u tački smrzavanja vode s promjenama pritiska.

Pri pritisku od 2 atm voda će se smrznuti na temperaturi od -2 stepena.
Pri pritisku od 3 atm, temperatura od -4 stepena Celzijusa počeće da zamrzava vodu.

Sa povećanim pritiskom, temperatura početka procesa kristalizacije vode opada, a tačka ključanja se povećava. Pri niskom pritisku dobija se dijametralno suprotna slika.

Zato je u uslovima visokih planina i razrijeđene atmosfere vrlo teško kuhati čak i jaja, jer voda u loncu ključa već na 80 stepeni. Jasno je da je na ovoj temperaturi jednostavno nemoguće kuhati hranu.

Pri visokom pritisku, proces topljenja leda ispod lopatica klizaljki se događa čak i pri vrlo niskim temperaturama, ali zahvaljujući tome klizaljke klizaju po površini leda.

Smrzavanje klizanja teško natovarenih saonica u pričama Džeka Londona objašnjava se na sličan način. Teške saonice koje vrše pritisak na snijeg dovode do njegovog topljenja. Nastala voda olakšava njihovo klizanje. Ali čim se saonice zaustave i zadrže se dugo na jednom mjestu, istisnuta voda, smrzavajući se, smrzava klizanje do ceste.

Temperatura kristalizacije vodenih rastvora

Kao odličan rastvarač, voda lako reaguje sa raznim organskim i neorganskim supstancama, formirajući masu ponekad neočekivanih hemijskih jedinjenja. Naravno, svaki od njih će se smrznuti na različitim temperaturama. Stavimo ovo na vizuelnu listu.

Tačka smrzavanja mješavine alkohola i vode ovisi o postotku obje komponente u njoj. Što je više vode dodato u otopinu, to je njegova tačka smrzavanja bliža nuli. Ako u otopini ima više alkohola, proces kristalizacije će započeti na vrijednostima blizu -114 stepeni.
Važno je znati da vodeno-alkoholne otopine nemaju fiksnu tačku smrzavanja. Obično govore o temperaturi početka procesa kristalizacije i temperaturi konačnog prijelaza u čvrsto stanje.
Između početka formiranja prvih kristala i potpunog skrućivanja rastvora alkohola nalazi se temperaturni interval od 7 stepeni. Dakle, tačka smrzavanja vode sa alkoholom koncentracije 40% u početnoj fazi je -22,5 stepeni, a konačni prelazak rastvora u čvrstu fazu će se desiti na -29,5 stepeni.

Tačka smrzavanja vode sa soli usko je povezana sa stepenom njenog saliniteta: što je više soli u otopini, to će se smrznuti niži položaj živinog stupca.

Za mjerenje saliniteta vode koristi se posebna jedinica - "ppm". Dakle, otkrili smo da se tačka smrzavanja vode smanjuje sa povećanjem koncentracije soli. Objasnimo ovo na primjeru:

Nivo saliniteta okeanske vode je 35 ppm, dok je prosječna vrijednost njenog smrzavanja 1,9 stepeni. Stepen saliniteta voda Crnog mora je 18-20 ppm, pa se one smrzavaju na višoj temperaturi u rasponu od -0,9 do -1,1 stepeni Celzijusa.

Tačka smrzavanja vode sa šećerom (za rastvor čija je molalnost 0,8) je -1,6 stepeni.
Tačka smrzavanja vode s nečistoćama u velikoj mjeri ovisi o njihovoj količini i prirodi nečistoća koje čine vodeni rastvor.
Tačka smrzavanja vode s glicerinom ovisi o koncentraciji otopine. Rastvor koji sadrži 80 ml glicerina će se smrzavati na -20 stepeni, kada se sadržaj glicerola smanji na 60 ml, proces kristalizacije će početi na -34 stepena, a početak smrzavanja 20% rastvora biće minus pet stepeni. Kao što vidite, u ovom slučaju nema linearne veze. Za zamrzavanje 10% rastvora glicerina biće dovoljna temperatura od -2 stepena.
Tačka smrzavanja vode sa sodom (što znači kaustična alkalija ili kaustična soda) predstavlja još misteriozniju sliku: 44% kaustičnog rastvora smrzava se na +7 stepeni Celzijusa, a 80% na +130.

Zamrzavanje slatke vode

Proces stvaranja leda u slatkovodnim rezervoarima odvija se u nešto drugačijem temperaturnom režimu.

Tačka smrzavanja vode u jezeru, baš kao i tačka smrzavanja vode u rijeci, je nula stepeni Celzijusa. Zamrzavanje najčistijih rijeka i potoka ne počinje od površine, već od dna, na kojem se nalaze jezgra kristalizacije u obliku čestica donjeg mulja. Isprva su kore i vodene biljke prekrivene korom leda. Čim se donji led izdigne na površinu, rijeka se odmah smrzne.
Zaleđena voda na Bajkalskom jezeru ponekad se može ohladiti do negativnih temperatura. Ovo se dešava samo u plitkoj vodi; temperatura vode u ovom slučaju može biti hiljaditi, a ponekad i stoti dio jednog stepena ispod nule.
Temperatura vode Bajkala ispod same kore ledenog pokrivača, po pravilu, ne prelazi +0,2 stepena. U nižim slojevima postepeno raste do +3,2 na dnu najdubljeg bazena.

Tačka smrzavanja destilovane vode

Da li se destilovana voda smrzava? Podsjetimo, da bi se voda smrznula, potrebno je u njoj imati neke centre kristalizacije, a to mogu biti mjehurići zraka, suspendirane čestice, kao i oštećenja stijenki posude u kojoj se nalazi.

Destilirana voda, potpuno lišena ikakvih nečistoća, nema jezgra kristalizacije, pa stoga njeno zamrzavanje počinje na vrlo niskim temperaturama. Početna tačka smrzavanja destilovane vode je -42 stepena. Naučnici su uspjeli postići superhlađenje destilovane vode na -70 stepeni.

Voda koja je bila izložena vrlo niskim temperaturama, ali nije kristalizirala naziva se "prehlađena". Možete staviti flašu destilovane vode u zamrzivač, postići hipotermiju, a zatim demonstrirati vrlo efikasan trik - pogledajte video:

Nežnim tapkanjem po bočici koja je izvađena iz frižidera, ili bacanjem malog komadića leda u nju, možete pokazati kako se trenutno pretvara u led, koji izgleda kao izduženi kristali.

Destilirana voda: smrzava li se ova pročišćena tvar pod pritiskom ili ne? Takav proces je moguć samo u posebno stvorenim laboratorijskim uslovima.