Air mana yang lebih cepat membeku - panas atau sejuk. Kesan Mpemba atau mengapa air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk

Dimurnikan oleh penyejatan, penyejukan dan pemeluwapan, cecair mempunyai sifat fizikal yang istimewa. Adalah disyorkan untuk menggunakannya dalam sistem pemanasan, kerana tidak ada garam, serta oksigen. Ini mempunyai kesan positif terhadap tempoh operasi peralatan.

Tetapi ramai yang berminat dengan soalan, adakah air suling membeku pada suhu di bawah 0˚ C?

Mudah untuk menjalankan eksperimen di rumah, dan dapatkan jawapan kepada soalan ini. Kita akan melihat bahawa pada 0˚ C ia akan kekal cair. Walaupun kita menurunkan suhu, keadaan fizikalnya tidak akan berubah.

Jadi pada suhu berapakah air membeku?

Sifat menarik air suling diperhatikan pada suhu negatif. Jika anda menurunkan sekeping ais, salji, udara atau habuk ke dalamnya, kristal akan muncul serta-merta sepanjang volum.

Ini disebabkan oleh fakta bahawa air paip mempunyai banyak pusat penghabluran: garam, udara di dalam, permukaan bekas, dan sebagainya. Cecair tulen tidak mempunyai pusat sedemikian. Disebabkan ini, ia boleh menjadi sangat sejuk.

Undang-undang fizik menyatakan bahawa semakin banyak cecair disucikan daripada bendasing, semakin rendah ambang untuk peralihan kepada keadaan pepejal.

Air suling membeku pada -10˚C dan ke bawah. Ini menerangkan kelebihannya berbanding penyejuk lain semasa tempoh pemanasan. Disebabkan oleh harta ini, apabila memanaskan bilik, ia boleh bersaing dengan antibeku.

Pada masa yang sama, terdapat beberapa kelebihan tambahan berbanding penyejuk lain:

kebersihan ekologi;
keselamatan untuk kehidupan dan kesihatan manusia;
sikap berhati-hati terhadap paip;
kemudahan penggunaan;
ketersediaan.

Sekarang anda tahu bahawa air suling membeku pada suhu di bawah 10 darjah, jadi anda boleh tenang tentang sistem pemanasan anda.

Kami berharap artikel itu berguna kepada anda. Kami akan berterima kasih jika anda berkongsinya di rangkaian sosial.

Semoga hari anda indah!

Rujukan sejarah

Bahawa dalam isu pembekuan air sejuk dan panas "tidak semuanya tulen" disebutkan dalam karya Aristotle, maka nota serupa dibuat oleh F. Bacon, R. Descartes dan J. Black. Dalam sejarah baru-baru ini, nama "paradoks Mpemba" telah dilampirkan pada kesan ini - selepas nama seorang budak sekolah dari Tanganyika, Erasto Mpemba, yang bertanya soalan yang sama kepada seorang profesor fizik pelawat.

Soalan budak lelaki itu timbul bukan dari awal, tetapi dari pemerhatian peribadi semata-mata proses penyejukan campuran ais krim di dapur. Sudah tentu, rakan sekelas yang hadir di sana, bersama-sama dengan guru sekolah, mentertawakan Mpemba - bagaimanapun, selepas pemeriksaan eksperimen secara peribadi oleh Profesor D. Osborne, keinginan untuk mengejek Erasto "melenyap" daripada mereka. Lebih-lebih lagi, Mpemba, bersama-sama dengan profesor, menerbitkan penerangan terperinci tentang kesan ini pada tahun 1969 dalam Pendidikan Fizik - dan sejak itu nama di atas telah ditetapkan dalam kesusasteraan saintifik.

Apakah intipati fenomena itu?

Persediaan percubaan agak mudah: perkara lain adalah sama, bekas berdinding nipis yang serupa diuji, di mana terdapat jumlah air yang sama, hanya berbeza dalam suhu. Kapal-kapal itu dimuatkan ke dalam peti sejuk, selepas itu masa direkodkan sebelum pembentukan ais di setiap daripadanya. Paradoksnya ialah dalam bekas dengan cecair yang pada mulanya lebih panas, ini berlaku lebih cepat.

Bagaimanakah fizik moden menjelaskan perkara ini?

Paradoks tidak mempunyai penjelasan universal, kerana beberapa proses selari berjalan bersama-sama, sumbangannya mungkin berbeza daripada keadaan awal tertentu - tetapi dengan hasil yang seragam:

keupayaan cecair untuk supercool - pada mulanya air sejuk lebih terdedah kepada hipotermia, i.e. kekal cair apabila suhunya sudah di bawah takat beku
penyejukan dipercepatkan - wap dari air panas diubah menjadi mikrokristal ais, yang, apabila jatuh ke belakang, mempercepatkan proses, berfungsi sebagai "penukar haba luaran" tambahan
kesan pengasingan - tidak seperti air panas, air sejuk membeku dari atas, yang membawa kepada penurunan dalam pemindahan haba secara perolakan dan sinaran

Terdapat beberapa penjelasan lain (kali terakhir pertandingan untuk hipotesis terbaik diadakan oleh British Royal Society of Chemistry baru-baru ini, pada tahun 2012) - tetapi masih tiada teori yang jelas untuk semua kes gabungan keadaan input ...

Air mana yang lebih cepat membeku, panas atau sejuk, dipengaruhi oleh banyak faktor, tetapi soalan itu sendiri kelihatan agak pelik. Difahamkan, dan diketahui dari fizik, bahawa air panas masih memerlukan masa untuk menyejukkan kepada suhu air sejuk yang setanding untuk bertukar menjadi ais. peringkat ini boleh dilangkau, dan, oleh itu, dia menang tepat pada masanya.

Tetapi jawapan kepada persoalan air yang membeku lebih cepat - sejuk atau panas - di jalanan dalam fros, mana-mana penduduk latitud utara tahu. Malah, secara saintifik, ternyata dalam apa jua keadaan, air sejuk hanya perlu membeku lebih cepat.

Begitu juga guru fizik, yang didekati oleh budak sekolah Erasto Mpemba pada tahun 1963 dengan permintaan untuk menjelaskan mengapa campuran sejuk ais krim masa depan membeku lebih lama daripada yang serupa, tetapi panas.

"Ini bukan fizik dunia, tetapi sejenis fizik Mpemba"

Pada masa itu, guru itu hanya mentertawakan perkara ini, tetapi Deniss Osborne, seorang profesor fizik, yang pada satu masa pergi ke sekolah yang sama di mana Erasto belajar, secara eksperimen mengesahkan kewujudan kesan sedemikian, walaupun tidak ada penjelasan untuk ini. . Pada tahun 1969 sebuah jurnal saintifik yang popular menerbitkan artikel bersama oleh dua lelaki yang menggambarkan kesan aneh ini.

Sejak itu, dengan cara itu, persoalan air yang membeku lebih cepat - panas atau sejuk, mempunyai namanya sendiri - kesan, atau paradoks, Mpemba.

Persoalannya sudah lama

Sememangnya, fenomena sedemikian telah berlaku sebelum ini, dan ia disebut dalam karya saintis lain. Bukan sahaja budak sekolah itu berminat dengan soalan ini, tetapi Rene Descartes dan juga Aristotle memikirkannya pada satu masa.

Berikut adalah hanya pendekatan untuk menyelesaikan paradoks ini mula melihat hanya pada akhir abad kedua puluh.

Syarat untuk berlakunya paradoks

Seperti ais krim, bukan sahaja air biasa yang membeku semasa eksperimen. Keadaan tertentu mesti ada untuk memulakan pertikaian air yang lebih cepat membeku - sejuk atau panas. Apakah yang mempengaruhi proses ini?

Kini, pada abad ke-21, beberapa pilihan telah dikemukakan yang boleh menjelaskan paradoks ini. Air mana yang lebih cepat membeku, panas atau sejuk, mungkin bergantung pada fakta bahawa ia mempunyai kadar penyejatan yang lebih tinggi daripada air sejuk. Oleh itu, isipadunya berkurangan, dan dengan penurunan isipadu, masa pembekuan menjadi lebih pendek daripada jika kita mengambil isipadu awal air sejuk yang serupa.

Peti sejuk beku telah lama dinyahbeku

Air manakah yang lebih cepat membeku, dan mengapa ia berlaku sedemikian, boleh dipengaruhi oleh lapisan salji yang mungkin terdapat dalam peti sejuk beku yang digunakan untuk eksperimen. Jika anda mengambil dua bekas yang mempunyai isipadu yang sama, tetapi satu daripadanya akan mempunyai air panas dan satu lagi air sejuk, bekas dengan air panas akan mencairkan salji di bawahnya, dengan itu meningkatkan sentuhan paras haba dengan dinding peti sejuk. Bekas air sejuk tidak boleh melakukannya. Jika tiada lapisan salji seperti itu di dalam peti sejuk, air sejuk harus membeku lebih cepat.

Atas - bawah

Juga, fenomena di mana air membeku lebih cepat - panas atau sejuk, dijelaskan seperti berikut. Mengikut undang-undang tertentu, air sejuk mula membeku dari lapisan atas, apabila air panas melakukannya sebaliknya - ia mula membeku dari bawah ke atas. Ternyata air sejuk, mempunyai lapisan sejuk di atas dengan ais yang sudah terbentuk di beberapa tempat, dengan itu memburukkan proses perolakan dan sinaran haba, dengan itu menjelaskan air mana yang lebih cepat membeku - sejuk atau panas. Foto dari eksperimen amatur dilampirkan, dan di sini ia dapat dilihat dengan jelas.

Haba padam, cenderung ke atas, dan di sana ia bertemu dengan lapisan yang sangat sejuk. Tiada laluan bebas untuk sinaran haba, jadi proses penyejukan menjadi sukar. Air panas sama sekali tidak mempunyai halangan sedemikian dalam laluannya. Yang lebih cepat membeku - sejuk atau panas, di mana kemungkinan hasil bergantung, anda boleh mengembangkan jawapan dengan mengatakan bahawa mana-mana air mempunyai bahan tertentu yang terlarut di dalamnya.

Kekotoran dalam komposisi air sebagai faktor yang mempengaruhi hasilnya

Jika anda tidak menipu dan menggunakan air dengan komposisi yang sama, di mana kepekatan bahan tertentu adalah sama, maka air sejuk harus membeku lebih cepat. Tetapi jika keadaan berlaku apabila unsur kimia terlarut hanya terdapat dalam air panas, manakala air sejuk tidak memilikinya, maka air panas mempunyai peluang untuk membekukan lebih awal. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa bahan terlarut dalam air mewujudkan pusat penghabluran, dan dengan sebilangan kecil pusat ini, perubahan air menjadi keadaan pepejal adalah sukar. Malah penyejukan super air adalah mungkin, dalam erti kata bahawa pada suhu sub-sifar ia akan berada dalam keadaan cair.

Tetapi semua versi ini, nampaknya, tidak sesuai dengan para saintis hingga akhir, dan mereka terus mengusahakan isu ini. Pada 2013, sekumpulan penyelidik di Singapura berkata mereka telah menyelesaikan misteri lama itu.

Sekumpulan saintis China mendakwa bahawa rahsia kesan ini terletak pada jumlah tenaga yang disimpan di antara molekul air dalam ikatannya, yang dipanggil ikatan hidrogen.

Jawapan daripada saintis Cina

Maklumat lanjut akan menyusul, untuk pemahaman yang diperlukan untuk mempunyai pengetahuan dalam kimia untuk mengetahui air mana yang lebih cepat membeku - panas atau sejuk. Seperti yang anda ketahui, ia terdiri daripada dua atom H (hidrogen) dan satu atom O (oksigen) yang disatukan oleh ikatan kovalen.

Tetapi atom hidrogen bagi satu molekul juga tertarik kepada molekul jiran, kepada komponen oksigennya. Ikatan ini dipanggil ikatan hidrogen.

Pada masa yang sama, perlu diingat bahawa pada masa yang sama, molekul air bertindak secara menjijikkan antara satu sama lain. Para saintis menyatakan bahawa apabila air dipanaskan, jarak antara molekulnya meningkat, dan ini difasilitasi oleh daya tolakan. Ternyata menempati satu jarak antara molekul dalam keadaan sejuk, seseorang boleh mengatakan bahawa mereka meregangkan, dan mereka mempunyai bekalan tenaga yang lebih besar. Rizab tenaga inilah yang dilepaskan apabila molekul air mula mendekati satu sama lain, iaitu, penyejukan berlaku. Ternyata bekalan tenaga yang lebih besar dalam air panas, dan pelepasannya yang lebih besar apabila disejukkan ke suhu sub-sifar, berlaku lebih cepat daripada air sejuk, yang mempunyai bekalan tenaga yang lebih kecil. Jadi air mana yang lebih cepat membeku - sejuk atau panas? Di jalanan dan di makmal, paradoks Mpemba sepatutnya berlaku, dan air panas akan berubah menjadi ais dengan lebih cepat.

Tetapi persoalannya masih terbuka

Terdapat hanya pengesahan teori tentang petunjuk ini - semua ini ditulis dalam formula yang indah dan nampaknya masuk akal. Tetapi apabila data eksperimen, yang mana air membeku lebih cepat - panas atau sejuk, akan dimasukkan ke dalam erti kata yang praktikal, dan keputusan mereka akan dibentangkan, maka ia akan menjadi mungkin untuk mempertimbangkan persoalan paradoks Mpemba ditutup.

"Kami telah menemui beberapa sifat menarik air yang membolehkan kita hidup khususnya, dan makhluk hidup secara amnya. Mari kita teruskan topik ini dan bawa kepada perhatian anda satu lagi sifat menarik (walaupun tidak jelas sama ada benar atau fiksyen).

Menarik tentang air - kesan Mpemba: adakah anda tahu bahawa terdapat khabar angin di Internet bahawa air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk? Anda mungkin tidak tahu, tetapi khabar angin ini tersebar. Dan sangat tabah. Jadi apa yang kita bincangkan - ralat percubaan atau sifat air baru yang menarik yang belum dikaji?

Mari kita fikirkan. Legenda, diulang dari tapak ke tapak, adalah ini: mari kita ambil dua bekas air: tuangkan air panas ke dalam satu dan air sejuk ke dalam yang lain, dan letakkannya di dalam peti sejuk. Air panas akan membeku lebih cepat daripada air sejuk. Kenapa ini terjadi?

Pada tahun 1963, seorang pelajar Tanzania bernama Erasto B. Mpemba, semasa membekukan campuran aiskrim yang telah disediakan, menyedari bahawa campuran panas itu lebih cepat memejal di dalam peti sejuk daripada yang sejuk. Apabila pemuda itu berkongsi penemuannya dengan seorang guru fizik, dia hanya mentertawakannya. Nasib baik, pelajar itu gigih dan meyakinkan guru untuk menjalankan eksperimen, yang mengesahkan penemuannya: dalam keadaan tertentu, air panas benar-benar membeku lebih cepat daripada air sejuk.

Versi kedua legenda - Mpemba beralih kepada saintis hebat, yang, mujurlah, berada berhampiran sekolah Afrika Mpemba. Dan saintis itu percaya budak itu dan menyemak semula apa itu. Baik, kita pergi ... Sekarang fenomena air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk dipanggil "kesan Mpemba". Benar, jauh sebelum dia, sifat unik air ini telah diperhatikan oleh Aristotle, Francis Bacon dan Rene Descartes.

Para saintis tidak memahami sepenuhnya sifat fenomena ini, menjelaskannya sama ada dengan perbezaan hipotermia, penyejatan, pembentukan ais, perolakan, atau kesan gas cecair pada air panas dan sejuk.

Jadi, kami mempunyai kesan Mpemba (Mpemba Paradox) - paradoks yang mengatakan bahawa air panas (dalam keadaan tertentu) boleh membeku lebih cepat daripada air sejuk. Walaupun pada masa yang sama ia mesti melepasi suhu air sejuk dalam proses pembekuan.

Sehubungan itu, untuk menangani paradoks, terdapat dua cara. Yang pertama adalah untuk mula menerangkan fenomena ini, menghasilkan teori dan bergembira bahawa air adalah cecair misteri. Atau anda boleh pergi ke arah lain - menjalankan eksperimen ini secara bebas. Dan buat kesimpulan yang sesuai.

Mari beralih kepada orang yang benar-benar mempunyai pengalaman ini cuba meniru kesan Mpemba. Dan pada masa yang sama, mari kita lihat kajian kecil yang menentukan "dari mana kaki tumbuh."

Dalam bahasa Rusia, mesej mengenai kesan Mpemba mula-mula muncul 42 tahun yang lalu, seperti yang dilaporkan oleh jurnal "Chemistry and Life" (1970, No. 1, p. 89). Kerana teliti, pekerja "Kimia dan Kehidupan" memutuskan untuk menjalankan eksperimen sendiri dan memastikan: "susu panas degil tidak mahu membekukan dahulu." Keputusan ini diberi penjelasan semula jadi: “Cecair panas tidak seharusnya membeku lebih awal. Lagipun, suhunya mesti sama dengan suhu cecair sejuk.

Salah seorang pembaca "Kimia dan Kehidupan" melaporkan perkara berikut tentang eksperimennya (1970, No. 9, ms. 81). Dia membawa susu sehingga mendidih, menyejukkan ke suhu bilik, dan memasukkannya ke dalam peti sejuk pada masa yang sama dengan susu yang tidak direbus, yang juga pada suhu bilik. Susu rebus membeku lebih cepat. Kesan yang sama, tetapi lebih lemah, dicapai dengan memanaskan susu kepada 60°C dan bukannya mendidih. Mendidih boleh menjadi kepentingan asas: ini akan menyejat sebahagian air dan menyejat bahagian lemak yang lebih ringan. Akibatnya, takat beku mungkin berubah. Di samping itu, apabila dipanaskan, dan lebih-lebih lagi apabila direbus, beberapa perubahan kimia bahagian organik susu adalah mungkin.

Tetapi "telefon rosak" sudah berfungsi, dan selepas lebih daripada 25 tahun, kisah ini digambarkan seperti berikut: "Sebahagian ais krim menjadi lebih cepat sejuk jika ia dimasukkan ke dalam peti sejuk, selepas memanaskannya dengan baik, berbanding jika ia mula-mula dibiarkan pada suhu sejuk” (“Pengetahuan adalah kuasa “, 1997, No. 10, hlm. 100). Mereka secara beransur-ansur mula melupakan susu, dan ia terutamanya mengenai air.

Selepas 13 tahun, dalam "Kimia dan Kehidupan" yang sama, dialog berikut muncul: "Jika anda mengambil dua cawan ke dalam sejuk - dengan air sejuk dan panas, maka air manakah yang akan membeku lebih cepat? .. Tunggu musim sejuk dan semak: panas air akan membeku lebih cepat" (1993, No. 9, hlm. 79). Setahun kemudian, surat daripada seorang pembaca yang teliti menyusul, yang dengan tekun mengambil cawan air sejuk dan panas ke dalam keadaan sejuk pada musim sejuk dan menjadi yakin bahawa air sejuk membeku lebih cepat (1994, No. 11, hlm. 62).

Percubaan serupa telah dijalankan menggunakan peti sejuk, di mana peti sejuk ditutup dengan lapisan fros tebal. Apabila saya meletakkan cawan air panas dan sejuk pada peti sejuk ini, fros di bawah cawan air panas mencair, mereka tenggelam dan air di dalamnya membeku lebih cepat. Apabila saya meletakkan cermin mata pada fros, kesannya tidak diperhatikan, kerana fros di bawah cermin mata tidak cair. Kesannya tidak diperhatikan walaupun, selepas mencairkan peti sejuk, saya meletakkan cawan di atas peti sejuk bebas fros. Ini membuktikan bahawa punca kesannya ialah pencairan fros di bawah cawan air panas (Chemistry and Life, 2000, no. 2, p. 55).

Kisah tentang paradoks yang diperhatikan oleh budak Tanzania itu berulang kali disertai dengan kenyataan penting - mereka berkata, seseorang tidak boleh mengabaikan apa-apa, bahkan sangat aneh, maklumat. Keinginan itu baik, tetapi tidak dapat direalisasikan. Jika kami tidak menyaring maklumat yang tidak boleh dipercayai, maka kami akan tenggelam di dalamnya. Dan maklumat yang salah selalunya salah. Di samping itu, ia sering berlaku (seperti dalam kes kesan Mpemba) bahawa ketidakmungkinan adalah akibat daripada herotan maklumat dalam proses penghantaran.

Oleh itu, adalah menarik tentang air secara umum, dan kesan Mpemba khususnya, tidak selalu benar 🙂

Butiran lanjut - pada halaman http://wsyachina.narod.ru/physics/mpemba.html

Pada suhu berapakah air membeku? Nampaknya - soalan paling mudah yang boleh dijawab oleh kanak-kanak: takat beku air pada tekanan atmosfera normal 760 mm Hg ialah sifar darjah Celsius.

Walau bagaimanapun, air (walaupun pengedarannya sangat luas di planet kita) adalah bahan yang paling misteri dan tidak difahami sepenuhnya, jadi jawapan kepada soalan ini memerlukan perbualan yang terperinci dan beralasan.

Di Rusia dan Eropah, suhu diukur pada skala Celsius, nilai tertingginya ialah 100 darjah.
Saintis Amerika Fahrenheit membangunkan skalanya sendiri dengan 180 bahagian.
Terdapat satu lagi unit pengukuran suhu - kelvin, dinamakan sempena ahli fizik Inggeris Thomson, yang menerima gelaran Lord Kelvin.

Negeri dan jenis air

Air di planet Bumi boleh mengambil tiga keadaan pengagregatan utama: cecair, pepejal dan gas, yang boleh berubah menjadi bentuk berbeza yang serentak wujud bersama antara satu sama lain (gunung ais dalam air laut, wap air dan hablur ais dalam awan di langit, glasier dan bebas -sungai yang mengalir).

Bergantung pada ciri asal, tujuan dan komposisi, air boleh menjadi:

segar;
galian;
nautika;
minum (di sini kami sertakan air paip);
hujan;
dicairkan;
payau;
berstruktur;
disuling;
ternyahion.

Kehadiran isotop hidrogen menjadikan air:

cahaya;
berat (deuterium);
sangat berat (tritium).

Kita semua tahu bahawa air boleh menjadi lembut dan keras: penunjuk ini ditentukan oleh kandungan kation magnesium dan kalsium.

Setiap jenis dan keadaan agregat air yang telah kami senaraikan mempunyai takat beku dan lebur tersendiri.

Takat beku air

Mengapa air membeku? Air biasa sentiasa mengandungi sejumlah zarah terampai yang berasal dari mineral atau organik. Ia boleh menjadi zarah terkecil tanah liat, pasir atau habuk rumah.

Apabila suhu persekitaran menurun kepada nilai tertentu, zarah-zarah ini mengambil peranan sebagai pusat di sekeliling hablur ais mula terbentuk.

Gelembung udara, serta keretakan dan kerosakan pada dinding kapal di mana air terletak, juga boleh menjadi nukleus penghabluran. Kadar penghabluran air sebahagian besarnya ditentukan oleh bilangan pusat ini: lebih banyak daripada mereka, lebih cepat cecair membeku.

Dalam keadaan biasa (pada tekanan atmosfera biasa), suhu peralihan fasa air daripada cecair kepada keadaan pepejal ialah 0 darjah Celsius. Pada suhu inilah air membeku di jalanan.

Mengapa air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk?

Air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk - fenomena ini disedari oleh Erasto Mpemba, seorang budak sekolah dari Tanganyika. Eksperimennya dengan jisim untuk membuat ais krim menunjukkan bahawa kadar pembekuan jisim yang dipanaskan adalah lebih tinggi daripada yang sejuk.

Salah satu sebab fenomena menarik ini, yang dipanggil "paradoks Mpemba", adalah pemindahan haba yang lebih tinggi bagi cecair panas, serta kehadiran di dalamnya bilangan nukleus penghabluran yang lebih besar berbanding dengan air sejuk.

Adakah takat beku air dan ketinggian berkaitan?

Dengan perubahan dalam tekanan, sering dikaitkan dengan berada pada ketinggian yang berbeza, takat beku air mula berbeza secara radikal daripada standard, ciri keadaan biasa.
Penghabluran air pada ketinggian berlaku pada nilai suhu berikut:

secara paradoks, pada ketinggian 1000 m, air membeku pada 2 darjah Celsius;
pada ketinggian 2000 meter, ini berlaku pada 4 darjah Celsius.

Suhu beku tertinggi air di pergunungan diperhatikan pada ketinggian lebih 5,000 ribu meter (contohnya, di Pergunungan Fann atau Pamir).

Bagaimanakah tekanan mempengaruhi proses penghabluran air?

Mari cuba kaitkan dinamik perubahan takat beku air dengan perubahan tekanan.

Pada tekanan 2 atm, air akan membeku pada suhu -2 darjah.
Pada tekanan 3 atm, suhu -4 darjah Celsius akan mula membekukan air.

Dengan peningkatan tekanan, suhu permulaan proses penghabluran air berkurangan, dan takat didih meningkat. Pada tekanan rendah, gambar yang bertentangan secara diametrik diperolehi.

Itulah sebabnya dalam keadaan gunung yang tinggi dan suasana yang jarang, sangat sukar untuk memasak walaupun telur, kerana air dalam periuk sudah mendidih pada 80 darjah. Adalah jelas bahawa pada suhu ini adalah mustahil untuk memasak makanan.

Pada tekanan tinggi, proses pencairan ais di bawah bilah skate berlaku walaupun pada suhu yang sangat rendah, tetapi berkat dia bahawa skate meluncur di permukaan ais.

Pembekuan gelincir kereta luncur bermuatan berat dalam kisah Jack London dijelaskan dengan cara yang sama. Kereta luncur berat yang memberi tekanan pada salji menyebabkan ia cair. Air yang terhasil memudahkan mereka gelongsor. Tetapi sebaik sahaja kereta luncur berhenti dan berlama-lama di satu tempat, air yang tersesar, membeku, membekukan tergelincir ke jalan raya.

Suhu penghabluran larutan akueus

Sebagai pelarut yang sangat baik, air mudah bertindak balas dengan pelbagai bahan organik dan bukan organik, membentuk jisim sebatian kimia yang kadangkala tidak dijangka. Sudah tentu, setiap daripada mereka akan membeku pada suhu yang berbeza. Mari letakkan ini dalam senarai visual.

Takat beku campuran alkohol dan air bergantung kepada peratusan kedua-dua komponen di dalamnya. Lebih banyak air ditambah kepada larutan, semakin hampir kepada sifar takat bekunya. Sekiranya terdapat lebih banyak alkohol dalam larutan, proses penghabluran akan bermula pada nilai hampir -114 darjah.
Adalah penting untuk mengetahui bahawa larutan air-alkohol tidak mempunyai takat beku tetap. Biasanya mereka bercakap tentang suhu permulaan proses penghabluran dan suhu peralihan akhir kepada keadaan pepejal.
Antara permulaan pembentukan kristal pertama dan pemejalan lengkap larutan alkohol terletak selang suhu 7 darjah. Jadi, takat beku air dengan kepekatan alkohol 40% pada peringkat awal ialah -22.5 darjah, dan peralihan akhir larutan kepada fasa pepejal akan berlaku pada -29.5 darjah.

Takat beku air dengan garam berkait rapat dengan tahap kemasinannya: semakin banyak garam dalam larutan, semakin rendah kedudukan lajur merkuri ia akan membeku.

Untuk mengukur kemasinan air, unit khas digunakan - "ppm". Jadi, kami telah mendapati bahawa takat beku air berkurangan dengan peningkatan kepekatan garam. Mari kita jelaskan ini dengan contoh:

Tahap kemasinan air laut ialah 35 ppm, manakala nilai purata pembekuannya ialah 1.9 darjah. Darjah kemasinan perairan Laut Hitam ialah 18-20 ppm, jadi ia membeku pada suhu yang lebih tinggi dalam julat dari -0.9 hingga -1.1 darjah Celsius.

Takat beku air dengan gula (untuk larutan yang molalitinya 0.8) ialah -1.6 darjah.
Takat beku air dengan kekotoran sebahagian besarnya bergantung pada jumlahnya dan sifat kekotoran yang membentuk larutan akueus.
Takat beku air dengan gliserin bergantung kepada kepekatan larutan. Larutan yang mengandungi 80 ml gliserin akan membeku pada -20 darjah, apabila kandungan gliserol dikurangkan kepada 60 ml, proses penghabluran akan bermula pada -34 darjah, dan permulaan pembekuan larutan 20% akan menjadi tolak lima darjah. Seperti yang anda lihat, tiada hubungan linear dalam kes ini. Untuk membekukan larutan 10% gliserin, suhu -2 darjah sudah memadai.
Takat beku air dengan soda (bermaksud alkali kaustik atau soda kaustik) memberikan gambaran yang lebih misteri: larutan kaustik 44% membeku pada +7 darjah Celsius, dan 80% pada +130.

Pembekuan air tawar

Proses pembentukan ais dalam takungan air tawar berlaku dalam rejim suhu yang sedikit berbeza.

Takat beku air di tasik, sama seperti takat beku air di sungai, ialah sifar darjah Celsius. Pembekuan sungai dan sungai terbersih tidak bermula dari permukaan, tetapi dari bawah, di mana terdapat nukleus penghabluran dalam bentuk zarah kelodak bawah. Pada mulanya, snag dan tumbuhan akuatik dilitupi dengan kerak ais. Sebaik sahaja bahagian bawah ais naik ke permukaan, sungai serta-merta membeku.
Air beku di Tasik Baikal kadangkala boleh menyejuk kepada suhu negatif. Ini berlaku hanya di air cetek; suhu air dalam kes ini boleh menjadi perseribu, dan kadangkala perseratus satu darjah di bawah sifar.
Suhu air Baikal di bawah kerak penutup ais, sebagai peraturan, tidak melebihi +0.2 darjah. Di lapisan bawah, ia secara beransur-ansur meningkat kepada +3.2 di bahagian bawah lembangan terdalam.

Takat beku air suling

Adakah air suling membeku? Ingat bahawa untuk air membeku, perlu mempunyai beberapa pusat penghabluran di dalamnya, yang boleh menjadi gelembung udara, zarah terampai, serta kerosakan pada dinding bekas di mana ia berada.

Air suling, tanpa sebarang kekotoran, tidak mempunyai nukleus penghabluran, dan oleh itu pembekuannya bermula pada suhu yang sangat rendah. Takat beku awal air suling ialah -42 darjah. Para saintis berjaya mencapai penyejukan super air suling hingga -70 darjah.

Air yang telah terdedah kepada suhu yang sangat rendah tetapi belum terhablur dipanggil "supercooled". Anda boleh meletakkan sebotol air suling di dalam peti sejuk, mencapai hipotermia, dan kemudian menunjukkan helah yang sangat berkesan - lihat video:

Dengan mengetuk perlahan pada botol yang dikeluarkan dari peti sejuk, atau dengan melemparkan sekeping kecil ais ke dalamnya, anda boleh menunjukkan betapa serta-merta ia bertukar menjadi ais, yang kelihatan seperti kristal memanjang.

Air suling: adakah bahan tulen ini membeku atau tidak di bawah tekanan? Proses sedemikian hanya mungkin dalam keadaan makmal yang dicipta khas.