Kwa nini maji ya bahari hayagandi kwa joto la sifuri? Majaribio na barafu.

Jedwali linaonyesha mali ya thermophysical ya suluhisho la kloridi ya kalsiamu CaCl 2 kulingana na joto na mkusanyiko wa chumvi: joto maalum ufumbuzi, conductivity ya mafuta, mnato wa ufumbuzi wa maji, diffusivity yao ya joto na nambari ya Prandtl. Mkusanyiko wa chumvi ya CaCl 2 katika suluhisho ni kutoka 9.4 hadi 29.9%. Joto ambalo mali hutolewa hutambuliwa na maudhui ya chumvi katika suluhisho na huanzia -55 hadi 20 ° C.

Kloridi ya kalsiamu CaCl 2 haiwezi kuganda hadi joto la minus 55°C. Ili kufikia athari hii, mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho lazima iwe 29.9%, na wiani wake utakuwa 1286 kg/m 3.

Kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho, sio tu wiani wake huongezeka, lakini pia mali ya thermophysical kama mnato wa nguvu na wa kinematic wa suluhisho la maji, na nambari ya Prandtl. Kwa mfano, mnato wa nguvu wa suluhisho la CaCl 2 na mkusanyiko wa chumvi ya 9.4% kwa joto la 20 ° C ni sawa na 0.001236 Pa s, na wakati mkusanyiko wa kloridi ya kalsiamu katika suluhisho huongezeka hadi 30%, viscosity yake ya nguvu huongezeka kwa thamani ya 0.003511 Pa s.

Ikumbukwe kwamba mnato wa ufumbuzi wa maji ya chumvi hii ni zaidi ushawishi mkubwa ina joto. Wakati suluhisho la kloridi ya kalsiamu limepozwa kutoka 20 hadi -55 ° C, mnato wake wa nguvu unaweza kuongezeka kwa mara 18, na mnato wake wa kinematic kwa mara 25.

Yafuatayo yanatolewa mali ya thermophysical ya ufumbuzi wa CaCl 2:

, kg/m 3;
joto la kuganda °C;
mnato wa nguvu wa ufumbuzi wa maji, Pa s;
Nambari ya jina la Prandtl.

Uzito wa suluhisho la kloridi ya kalsiamu CaCl 2 kulingana na hali ya joto

Jedwali linaonyesha maadili ya msongamano wa suluhisho la kloridi ya kalsiamu CaCl 2 ya viwango tofauti kulingana na hali ya joto.
Mkusanyiko wa kloridi ya kalsiamu CaCl 2 katika suluhisho ni kutoka 15 hadi 30% kwa joto kutoka -30 hadi 15 ° C. Uzito wa mmumunyo wa maji wa kloridi ya kalsiamu huongezeka wakati joto la suluhisho hupungua na mkusanyiko wa chumvi ndani yake huongezeka.

Conductivity ya joto ya ufumbuzi wa CaCl 2 kulingana na joto

Jedwali linaonyesha maadili ya conductivity ya mafuta ya suluhisho la kloridi ya kalsiamu CaCl 2 ya viwango mbalimbali kwa joto hasi.
Mkusanyiko wa chumvi ya CaCl 2 katika suluhisho ni kutoka 0.1 hadi 37.3% kwa joto kutoka -20 hadi 0 ° C. Wakati mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho huongezeka, conductivity yake ya mafuta hupungua.

Uwezo wa joto wa myeyusho wa CaCl 2 kwa 0°C

Jedwali linaonyesha uwezo mkubwa wa joto wa mmumunyo wa kloridi ya kalsiamu CaCl 2 wa viwango mbalimbali katika 0°C. Mkusanyiko wa chumvi ya CaCl 2 katika suluhisho ni kutoka 0.1 hadi 37.3%. Ikumbukwe kwamba kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho, uwezo wake wa joto hupungua.

Sehemu ya kuganda ya miyeyusho ya chumvi NaCl na CaCl 2

Jedwali linaonyesha hali ya joto ya kuganda ya miyeyusho ya chumvi za kloridi ya sodiamu NaCl na kalsiamu CaCl 2 kulingana na mkusanyiko wa chumvi. Mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho ni kutoka 0.1 hadi 37.3%. Kiwango cha kufungia cha suluhisho la salini kinatambuliwa na mkusanyiko wa chumvi katika mmumunyo na kloridi ya sodiamu, NaCl inaweza kufikia thamani ya minus 21.2°C kwa myeyusho wa eutectic.

Ikumbukwe kwamba mmumunyo wa kloridi ya sodiamu hauwezi kuganda hadi joto la chini ya 21.2°C, na suluhisho la kloridi ya kalsiamu haina kufungia kwa joto hadi punguza 55 ° С.

Uzito wa suluhisho la NaCl kulingana na hali ya joto

Jedwali linaonyesha maadili ya msongamano wa suluhisho la kloridi ya sodiamu NaCl ya viwango tofauti kulingana na hali ya joto.
Mkusanyiko wa chumvi ya NaCl katika suluhisho ni kutoka 10 hadi 25%. Thamani za wiani wa suluhisho huonyeshwa kwa joto kutoka -15 hadi 15 ° C.

Conductivity ya joto ya suluhisho la NaCl kulingana na joto

Jedwali linaonyesha maadili ya conductivity ya mafuta ya suluhisho la kloridi ya sodiamu NaCl ya viwango mbalimbali kwa joto hasi.
Mkusanyiko wa chumvi ya NaCl katika suluhisho ni kutoka 0.1 hadi 26.3% kwa joto kutoka -15 hadi 0 ° C. Jedwali linaonyesha kuwa conductivity ya mafuta ya mmumunyo wa maji ya kloridi ya sodiamu hupungua kadiri mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho unavyoongezeka.

Uwezo mahususi wa joto wa myeyusho wa NaCl ifikapo 0°C

Jedwali linaonyesha uwezo mahususi wa joto wa mmumunyo wa maji wa kloridi ya sodiamu NaCl ya viwango mbalimbali katika 0°C. Mkusanyiko wa chumvi ya NaCl katika suluhisho ni kutoka 0.1 hadi 26.3%. Jedwali linaonyesha kwamba kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa chumvi katika suluhisho, uwezo wake wa joto hupungua.

Sifa ya Thermophysical ya suluhisho la NaCl

Jedwali linaonyesha mali ya thermophysical ya suluhisho la kloridi ya sodiamu NaCl kulingana na joto na mkusanyiko wa chumvi. Mkusanyiko wa kloridi ya sodiamu NaCl katika suluhisho ni kutoka 7 hadi 23.1%. Ikumbukwe kwamba wakati suluhisho la maji ya kloridi ya sodiamu limepozwa, uwezo wake maalum wa joto hubadilika kidogo, conductivity ya mafuta hupungua, na viscosity ya suluhisho huongezeka.

Yafuatayo yanatolewa mali ya thermophysical ya suluhisho la NaCl:

wiani wa suluhisho, kg/m3;
joto la kuganda °C;
maalum (molekuli) uwezo wa joto, kJ/(kg deg);
mgawo wa conductivity ya mafuta, W/(m deg);
mnato wa nguvu wa suluhisho, Pa s;
mnato wa kinematic wa suluhisho, m 2 / s;
mgawo wa diffusivity ya mafuta, m 2 / s;
Nambari ya jina la Prandtl.

Msongamano wa miyeyusho ya kloridi ya sodiamu NaCl na kalsiamu CaCl 2 kulingana na ukolezi wa 15°C.

Jedwali linaonyesha maadili ya wiani wa suluhisho la kloridi ya sodiamu NaCl na kalsiamu CaCl 2 kulingana na mkusanyiko. Mkusanyiko wa chumvi ya NaCl katika suluhisho ni kutoka 0.1 hadi 26.3% kwa joto la 15 ° C. Mkusanyiko wa kloridi ya kalsiamu CaCl 2 katika suluhisho huanzia 0.1 hadi 37.3% kwa joto la 15 ° C. Uzito wa ufumbuzi wa kloridi ya sodiamu na kalsiamu huongezeka kwa kuongezeka kwa maudhui ya chumvi.

Mgawo wa upanuzi wa ujazo wa miyeyusho ya kloridi ya sodiamu NaCl na kalsiamu CaCl 2

Jedwali linatoa maadili ya mgawo wa wastani wa upanuzi wa ujazo wa suluhisho la maji ya kloridi ya sodiamu NaCl na kalsiamu CaCl 2 kulingana na mkusanyiko na joto.
Mgawo wa upanuzi wa ujazo wa suluhisho la chumvi la NaCl huonyeshwa kwa joto kutoka -20 hadi 20 ° C.
Mgawo wa upanuzi wa ujazo wa suluhisho la kloridi ya CaCl 2 huwasilishwa kwa joto kutoka -30 hadi 20 ° C.

Vyanzo:

Danilova G.N. et al. Mkusanyiko wa matatizo kwenye michakato ya uhamisho wa joto katika sekta ya chakula na friji. M.: Sekta ya chakula, 1976.- 240 p.

Majaribio na barafu kwa watoto daima yanavutia. Nikifanya majaribio pamoja na Vlad, hata nilijifanyia uvumbuzi kadhaa.

Leo tutapata majibu maswali yanayofuata:

Maji yanafanyaje wakati yameganda?
nini kitatokea ikiwa unagandisha maji ya chumvi?
koti la manyoya litapasha joto barafu?
na wengine wengine...

Maji ya kufungia

Maji hupanuka yanapoganda. Picha inaonyesha glasi ya maji yaliyohifadhiwa. Inaweza kuonekana kuwa barafu imeongezeka kwenye tubercle. Maji haina kufungia sawasawa. Hapo awali, barafu inaonekana kwenye kuta za glasi, hatua kwa hatua ikijaza chombo kizima. Katika maji, molekuli hutembea kwa nasibu, kwa hiyo inachukua sura ya chombo ambacho hutiwa. Barafu ina wazi muundo wa kioo, wakati umbali kati ya molekuli za barafu ni kubwa kuliko kati ya molekuli za maji, hivyo barafu inachukua nafasi zaidi kuliko maji, yaani, inapanuka.

Je, maji ya chumvi huganda?

Kadiri maji yanavyozidi kuwa na chumvi ndivyo kiwango cha kuganda kinavyopungua. Kwa jaribio, tulichukua glasi mbili - moja na maji safi (iliyowekwa alama na barua B), nyingine yenye maji ya chumvi sana (iliyowekwa na barua B + C).

Baada ya kusimama kwenye jokofu usiku kucha, maji ya chumvi bado hayakuganda, lakini fuwele za barafu ziliundwa kwenye glasi. Maji safi iligeuka kuwa barafu. Nilipokuwa nikiendesha vikombe na ufumbuzi wa chumvi, Vladik aliunda jaribio lake lisilopangwa.

Mimina maji kwenye kikombe, mafuta ya mboga na kuiweka kwa utulivu kwenye jokofu. Siku iliyofuata nilipata kikombe kilichojaa barafu na mafuta ya mawingu kikielea. Tunahitimisha kuwa vinywaji tofauti vina sehemu tofauti za kufungia.

Maji ya chumvi Haijagandishwa kwenye friji, lakini ni nini kinachotokea ikiwa unanyunyiza chumvi kwenye barafu? Hebu tuangalie.

Jaribio la barafu na chumvi

Hebu tuchukue cubes mbili za barafu. Tutanyunyiza mmoja wao na chumvi, na kuacha pili kwa kulinganisha. Chumvi hula barafu, na kuunda grooves na vifungu katika mchemraba wa barafu. Kama ilivyotarajiwa, mchemraba wa barafu ulionyunyizwa na chumvi uliyeyuka haraka zaidi. Ndiyo maana wasafishaji wa barabara hunyunyiza njia na chumvi wakati wa baridi. Ikiwa unanyunyiza chumvi kwenye barafu, huwezi kutazama tu kuyeyuka, lakini pia kuchora kidogo!

Tulifungia kipande kikubwa cha barafu na kuinyunyiza na chumvi, tukachukua brashi na rangi ya maji na kuanza kuunda uzuri.Mwana mkubwa alipaka rangi kwenye barafu kwa brashi, na mwana mdogo akaiweka kwa mikono yake.

Ubunifu wetu wenye uzoefu unaunganisha familia nzima, hivyo kalamu ya Makarushka iliingia kwenye lens ya kamera!

Makar na Vlad ni sana wanapenda kufungia kila kitu . Wakati mwingine kuna vitu visivyotarajiwa kabisa kwenye friji.

Niliota kufanya uzoefu huu tangu utoto, lakini mama yangu hakuwa na kanzu ya manyoya, na wengi Nilichohitaji ni koti la manyoya na hakuna mbadala! Mpendwa wangu alininunulia kanzu ya manyoya, na sasa ninawasilisha kwa mawazo yako uzoefu huu wa ajabu. Mwanzoni, sikuweza kufikiria jinsi mtu angeweza kuamua kuifunga ice cream kwenye kanzu ya manyoya, hata ikiwa nilitaka kufanya majaribio. Na ikiwa jaribio linashindwa, jinsi ya kuosha baadaye. Eh, ilikuwa au haikuwa hivyo! ..

Niliweka ice cream katika mifuko :) Niliifunga kanzu ya manyoya na kuanza kusubiri. Hurray, kila kitu ni nzuri! Kanzu ya manyoya ilikuwa intact, na ice cream iliyeyuka chini sana kuliko sampuli ya udhibiti iliyosimama karibu nayo bila kanzu ya manyoya.

Jinsi ni nzuri kuwa mtu mzima, kuwa na kanzu ya manyoya na kufanya kila aina ya majaribio ya utoto!

Watoto wanapenda kupaka rangi na kupamba. Na barafu ya rangi hutoa mengi hisia chanya na inaruhusu watoto kukuza ubunifu. Uzoefu sio tu mkali na wa elimu, lakini pia ni muhimu. Mapishi zaidi zaidi Ninakupa majaribio mkali kwa watoto sasa. Pakua mkusanyiko muhimu wa majaribio kwa maabara ya nyumbani kwako - "Majaribio ya maji". Andika katika maoni maoni yako juu ya uzoefu na matakwa: ni uzoefu gani ungependa kuona kwenye kurasa za tovuti yetu. Sayansi ni furaha, baada ya yote.

Galina Kuzmina wako

Ikiwa unapoza suluhisho la chumvi katika maji, utapata kwamba kiwango cha kufungia kimepungua. Digrii za sifuri zimepita, lakini ugumu haufanyiki. Tu kwa joto la digrii kadhaa chini ya sifuri fuwele zitaonekana kwenye kioevu. Hizi ni fuwele barafu safi, chumvi haina kuyeyuka katika barafu imara.

Kiwango cha kufungia kinategemea mkusanyiko wa suluhisho. Kwa kuongeza mkusanyiko wa suluhisho, tutapunguza joto la fuwele. Suluhisho lililojaa lina kiwango cha chini cha kufungia. Kupungua kwa hatua ya kufungia ya suluhisho sio ndogo kabisa: kwa mfano, suluhisho lililojaa chumvi ya meza katika maji itaganda kwa -21 °C. Kwa msaada wa chumvi nyingine, kupungua kwa joto zaidi kunaweza kupatikana; kloridi ya kalsiamu, kwa mfano, inakuwezesha kuleta joto la uimarishaji wa suluhisho hadi -55 ° C.

Hebu sasa tuchunguze jinsi mchakato wa kufungia hutokea. Baada ya fuwele za kwanza za barafu kuanguka nje ya suluhisho, nguvu ya suluhisho itaongezeka. Sasa idadi ya jamaa ya molekuli za kigeni itaongezeka, kuingiliwa na mchakato wa crystallization ya maji pia itaongezeka, na kiwango cha kufungia kitashuka. Ikiwa hali ya joto haijapungua zaidi, fuwele itaacha.

Wakati joto linapungua zaidi, fuwele za maji ( kutengenezea ) zinaendelea kutolewa. Hatimaye, suluhisho inakuwa imejaa. Uboreshaji zaidi wa suluhisho na dutu iliyoyeyushwa huwa haiwezekani, na suluhisho hufungia mara moja, na ukichunguza mchanganyiko uliohifadhiwa chini ya darubini, unaweza kuona kuwa inajumuisha fuwele za barafu na fuwele za chumvi.

Kwa hivyo, suluhisho hufungia tofauti kuliko kioevu rahisi. Mchakato wa kufungia unaendelea kwa muda mrefu wa joto.

Nini kitatokea ikiwa unanyunyiza chumvi kwenye sehemu ya barafu? Jibu la swali linajulikana kwa watunzaji: mara tu chumvi inapogusana na barafu, barafu itaanza kuyeyuka. Ili jambo hilo lifanyike, ni muhimu, bila shaka, kwamba hatua ya kufungia ya suluhisho la chumvi iliyojaa iwe chini kuliko joto la hewa. Ikiwa hali hii inakabiliwa, basi mchanganyiko wa barafu-chumvi ni katika eneo la hali ya kigeni, yaani katika eneo la kuwepo kwa utulivu wa suluhisho. Kwa hiyo, mchanganyiko wa barafu na chumvi utageuka kuwa suluhisho, yaani, barafu itayeyuka na chumvi itapasuka katika maji yanayotokana. Hatimaye, ama barafu yote itayeyuka, au suluhisho litaunda kwenye mkusanyiko ambao kiwango cha kufungia ni sawa na joto la kati.

Eneo la mita 100 la yadi limefunikwa na ukoko wa barafu wa cm 1 - hii ni barafu nyingi, karibu tani 1. Hebu tuhesabu ni kiasi gani cha chumvi kinachohitajika kusafisha yadi ikiwa hali ya joto ni -3 ° C. . Suluhisho la chumvi na mkusanyiko wa 45 g / l ina joto hili la crystallization (kuyeyuka). Takriban lita 1 ya maji inalingana na kilo 1 ya barafu. Hii ina maana kwamba kuyeyusha tani 1 ya barafu saa -3 ° C unahitaji kilo 45 za chumvi. Kwa mazoezi, hutumia idadi ndogo zaidi, kwani hawafikii kuyeyuka kamili kwa barafu yote.

Wakati barafu na chumvi vinapochanganywa, barafu huyeyuka na chumvi hupasuka ndani ya maji. Lakini kuyeyuka kunahitaji joto, na barafu huchukua kutoka kwa mazingira yake. Hivyo, kuongeza chumvi kwenye barafu husababisha joto kushuka.

Sasa tumezoea kununua ice cream iliyotengenezwa kiwandani. Hapo awali, ice cream iliandaliwa nyumbani, na jukumu la jokofu lilichezwa na mchanganyiko wa barafu na chumvi.

Maji huganda kwa joto gani? Inaweza kuonekana - swali rahisi, ambayo hata mtoto anaweza kujibu: joto la kufungia la maji kwa kawaida shinikizo la anga kwa 760 mm Hg ni nyuzi joto sifuri.

Walakini, maji (licha ya usambazaji wake mkubwa sana kwenye sayari yetu) ndio dutu ya kushangaza zaidi na ambayo haijasomwa kabisa, kwa hivyo jibu la swali hili linahitaji mazungumzo ya kina na ya busara.

Huko Urusi na Ulaya, halijoto hupimwa kwa kiwango cha Celsius, zaidi thamani ya juu ambayo ina alama ya digrii 100.
Mwanasayansi wa Amerika Fahrenheit alitengeneza kiwango chake mwenyewe na mgawanyiko 180.
Kuna kitengo kingine cha kipimo cha joto - kelvin, jina lake baada Mwanafizikia wa Kiingereza Thomson, ambaye alipokea jina la Lord Kelvin.

Masharti na aina za maji

Maji kwenye sayari ya Dunia yanaweza kuchukua hali tatu kuu za kimwili: kioevu, imara na gesi, ambayo inaweza kubadilishwa kuwa maumbo tofauti, wakati huo huo kuwepo kwa kila mmoja (barafu katika maji ya bahari, mvuke wa maji na fuwele za barafu katika mawingu angani, barafu na mito inayotiririka bila malipo).

Kulingana na sifa za asili, madhumuni na muundo, maji yanaweza kuwa:

safi;
madini;
baharini;
kunywa (hapa tunajumuisha maji ya bomba);
mvua;
thawed;
chumvi;
muundo;
distilled;
iliyotengwa na mtu.

Uwepo wa isotopu za hidrojeni hufanya maji:

mwanga;
nzito (deuterium);
nzito (tritium).

Sisi sote tunajua kwamba maji yanaweza kuwa laini au ngumu: kiashiria hiki kinatambuliwa na maudhui ya cations ya magnesiamu na kalsiamu.

Kila moja ya aina ambazo tumeorodhesha na majimbo ya kujumlisha maji yana sehemu zake za kufungia na kuyeyuka.

Kiwango cha kufungia cha maji

Kwa nini maji yanaganda? Maji ya kawaida huwa na chembe za madini au madini asili ya kikaboni. Inaweza kuwa chembe ndogo udongo, mchanga au vumbi la nyumba.

Wakati joto mazingira inakwenda chini maadili fulani, chembe hizi huchukua nafasi ya vituo ambavyo fuwele za barafu huanza kuunda.

Vipuli vya hewa, pamoja na nyufa na uharibifu kwenye kuta za chombo kilicho na maji, vinaweza pia kuwa viini vya fuwele. Kasi ya mchakato wa crystallization ya maji kwa kiasi kikubwa imedhamiriwa na idadi ya vituo hivi: zaidi yao, kasi ya kufungia kioevu.

Chini ya hali ya kawaida (kwa shinikizo la kawaida la anga) joto awamu ya mpito maji kutoka hali ya kioevu katika imara ni alama ya nyuzi joto 0. Ni kwa joto hili kwamba maji huganda nje.

Kwa nini maji ya moto huganda haraka kuliko maji baridi?

Maji ya moto huganda haraka kuliko maji baridi - jambo hili liligunduliwa na Erasto Mpemba, mvulana wa shule kutoka Tanganyika. Majaribio yake ya mchanganyiko wa ice cream yalionyesha kuwa kiwango cha kufungia kwa raia wa joto kilikuwa kikubwa zaidi kuliko cha baridi.

Moja ya sababu za hii jambo la kuvutia, inayoitwa "kitendawili cha Mpemba," ni uhamisho wa juu wa joto wa kioevu cha moto, pamoja na kuwepo kwa idadi kubwa ya viini vya fuwele ndani yake ikilinganishwa na maji baridi.

Je, sehemu ya kuganda kwa maji na mwinuko inahusiana?

Wakati shinikizo linabadilika, ambalo mara nyingi huhusishwa na kuwa katika urefu tofauti, kiwango cha kufungia cha maji huanza kutofautiana sana na tabia ya kawaida ya hali ya kawaida.
Crystallization ya maji kwa urefu hutokea kwa viwango vya joto vifuatavyo:

Kwa kushangaza, kwa urefu wa m 1000, maji huganda kwa nyuzi 2 Celsius;
kwa urefu wa mita 2000 hii hutokea tayari kwa nyuzi 4 Celsius.

Joto la juu zaidi la kufungia la maji katika milima huzingatiwa kwa urefu wa zaidi ya mita 5,000 elfu (kwa mfano, katika Milima ya Fan au Pamirs).

Shinikizo linaathirije mchakato wa crystallization ya maji?

Hebu jaribu kuunganisha mienendo ya mabadiliko katika joto la kufungia la maji na mabadiliko ya shinikizo.

Kwa shinikizo la 2 atm, maji yatafungia kwa joto la digrii -2.
Kwa shinikizo la 3 atm, joto la -4 digrii Celsius itaanza kufungia maji.

Kwa shinikizo la kuongezeka, joto ambalo mchakato wa crystallization ya maji huanza hupungua, na kiwango cha kuchemsha huongezeka. Kwa shinikizo la chini, picha ya kinyume cha diametrically inapatikana.

Ndio sababu katika hali ya juu na hali isiyo ya kawaida ni ngumu sana kuchemsha mayai, kwani maji kwenye sufuria huchemka kwa digrii 80. Ni wazi kwamba haiwezekani kupika chakula kwa joto hili.

Katika shinikizo la damu mchakato wa kuyeyuka barafu chini ya vile skates hutokea hata saa sana joto la chini ah, lakini ni shukrani kwake kwamba skates huteleza kwenye uso wa barafu.

Kufungia kwa wakimbiaji wa sleds zilizojaa sana katika hadithi za Jack London kunaelezwa kwa njia sawa. Sleds nzito zinazoweka shinikizo kwenye theluji husababisha kuyeyuka. Maji yanayotokana huwafanya kuwa rahisi kuteleza. Lakini mara tu sledges zinasimama na kukaa mahali pamoja kwa muda mrefu, maji yaliyohamishwa hufungia na kufungia wakimbiaji barabarani.

Crystallization joto ya ufumbuzi wa maji

Kuwa kutengenezea bora, maji humenyuka kwa urahisi na kikaboni na anuwai dutu isokaboni, kutengeneza wingi wa wakati mwingine zisizotarajiwa misombo ya kemikali. Bila shaka, kila mmoja wao atafungia saa joto tofauti. Hebu tuonyeshe hili katika orodha ya kuona.

Kiwango cha kufungia cha mchanganyiko wa pombe na maji inategemea asilimia ina vipengele vyote viwili. Maji zaidi yanaongezwa kwenye suluhisho, karibu na sifuri kiwango chake cha kufungia. Ikiwa kuna pombe zaidi katika suluhisho, mchakato wa fuwele utaanza kwa maadili karibu na digrii -114.
Ni muhimu kujua kwamba ufumbuzi wa maji-pombe hauna kiwango cha kufungia kilichowekwa. Kawaida wanazungumza juu ya hali ya joto mwanzoni mwa mchakato wa fuwele na joto la mpito wa mwisho hadi hali ngumu.
Kati ya mwanzo wa malezi ya fuwele za kwanza na uimarishaji kamili wa suluhisho la pombe kuna muda wa joto wa digrii 7. Kwa hivyo, kiwango cha kufungia cha maji na mkusanyiko wa pombe 40%. hatua ya awali ni -22.5 digrii, na mpito wa mwisho wa suluhisho katika awamu imara itatokea kwa digrii -29.5.

Kiwango cha kufungia cha maji na chumvi ni muunganisho wa karibu kwa kiwango cha chumvi yake: chumvi zaidi katika suluhisho, chini ya nafasi ya safu ya zebaki itafungia.

Kupima chumvi ya maji, kitengo maalum hutumiwa - "ppm". Kwa hivyo, tumegundua kuwa kiwango cha kufungia cha maji hupungua kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa chumvi. Hebu tueleze hili kwa mfano:

Kiwango cha chumvi maji ya bahari sawa na 35 ppm, wakati thamani ya wastani kiwango chake cha kufungia ni digrii 1.9. Chumvi ya maji ya Bahari Nyeusi ni 18-20 ppm, kwa hivyo huganda kwa zaidi ya joto la juu na anuwai ya digrii -0.9 hadi -1.1 Selsiasi.

Kiwango cha kufungia cha maji na sukari (kwa suluhisho ambalo molality ni 0.8) ni digrii -1.6.
Sehemu ya kufungia ya maji yenye uchafu kwa kiasi kikubwa inategemea wingi wao na asili ya uchafu uliojumuishwa katika suluhisho la maji.
Kiwango cha kufungia cha maji na glycerini inategemea mkusanyiko wa suluhisho. Suluhisho iliyo na 80 ml ya glycerini itafungia kwa digrii -20; wakati maudhui ya glycerini yanapungua hadi 60 ml, mchakato wa fuwele utaanza kwa digrii -34, na kuanza kwa kufungia kwa ufumbuzi wa 20% ni chini ya digrii tano. Kama unavyoona, utegemezi wa mstari V kwa kesi hii kutokuwepo. Ili kufungia suluhisho la glycerini 10%, joto la digrii -2 litatosha.
Kiwango cha kuganda cha maji na soda (maana ya alkali ya caustic au soda ya caustic) inatoa picha ya kushangaza zaidi: suluhisho la caustic 44% huganda kwa nyuzi +7 Celsius, na 80% kwa + 130.

Kufungia kwa miili ya maji safi

Mchakato wa malezi ya barafu katika miili ya maji safi hutokea katika utawala tofauti wa joto.

Kiwango cha kuganda cha maji katika ziwa, kama vile kiwango cha kuganda cha maji kwenye mto, ni nyuzi joto sifuri. Kufungia kwa mito safi na vijito huanza sio kutoka kwa uso, lakini kutoka chini, ambayo viini vya crystallization vipo kwa namna ya chembe za silt ya chini. Mara ya kwanza, driftwood na mimea ya majini hufunikwa na ukoko wa barafu. Mara tu barafu ya chini inapoinuka juu ya uso, mto huganda mara moja.
Maji yaliyoganda kwenye Ziwa Baikal wakati fulani yanaweza kupoa hadi kufikia kiwango cha chini cha sifuri. Hii hutokea tu katika maji ya kina; joto la maji linaweza kuwa elfu na wakati mwingine mia ya digrii moja chini ya sifuri.
Joto la maji ya Baikal chini ya ukoko wa kifuniko cha barafu, kama sheria, hauzidi digrii +0.2. Katika tabaka za chini huongezeka hatua kwa hatua hadi +3.2 chini ya bonde la kina zaidi.

Kiwango cha kufungia cha maji yaliyotengenezwa

Je, maji yaliyosafishwa huganda? Hebu tukumbuke kwamba kwa maji kufungia, ni muhimu kuwa na vituo fulani vya crystallization ndani yake, ambayo inaweza kuwa Bubbles hewa, chembe kusimamishwa, pamoja na uharibifu wa kuta za chombo ambayo iko.

Maji yaliyotengenezwa, bila uchafu wowote, hayana viini vya crystallization, na kwa hiyo kufungia kwake huanza kwa joto la chini sana. Sehemu ya awali ya kufungia ya maji yaliyotengenezwa ni -42 digrii. Wanasayansi waliweza kufikia upoaji mkubwa wa maji yaliyosafishwa hadi digrii -70.

Maji ambayo yameathiriwa na halijoto ya chini sana bila kuangazia huitwa "yaliyopozwa zaidi." Unaweza kuweka chupa ya maji yaliyosafishwa kwenye friji ili kufikia hypothermia, na kisha uonyeshe hila ya kuvutia sana - tazama video:

Kwa kugonga kwa upole chupa iliyotolewa kutoka kwenye jokofu, au kurusha kipande kidogo cha barafu ndani yake, unaweza kuonyesha jinsi inavyobadilika mara moja kuwa barafu inayofanana na fuwele zilizoinuliwa.

Maji yaliyosafishwa: je, dutu hii iliyosafishwa inafungia chini ya shinikizo au la? Utaratibu kama huo unawezekana tu katika hali maalum za maabara iliyoundwa.

Kiwango cha kufungia cha maji ya chumvi

Maji katika bahari na bahari ni tofauti sana na maji ya mto na ziwa. Ni chumvi - na hii huamua mali zake nyingi. Joto la kufungia la maji ya bahari pia inategemea jambo hili. Hailingani na 0 ° C, kama ilivyo kwa maji safi. Ili kufunikwa na barafu, bahari inahitaji baridi kali zaidi.

Kusema bila utata kwa joto gani huganda maji ya bahari, haiwezekani, kwa kuwa kiashiria hiki kinategemea kiwango cha chumvi yake. Ni tofauti katika maeneo tofauti ya bahari ya dunia.

Ya chumvi zaidi ni Bahari Nyekundu. Hapa mkusanyiko wa chumvi kwenye maji hufikia 41 ‰ (ppm). Maji ya Ghuba ya Baltic yana chumvi kidogo zaidi - 5 ‰. Katika Bahari Nyeusi takwimu hii ni 18 ‰, na katika Mediterania - 26 ‰. Chumvi Bahari ya Azov- 12 ‰. Na tukiichukua kwa wastani, chumvi ya bahari ni 34.7‰.

Kadiri kiwango cha chumvi kilivyo juu, ndivyo maji mengi ya bahari yanabidi yapoe ili kuwa mango.

Hii inaweza kuonekana wazi kutoka kwa meza:

Chumvi, ‰	Halijoto ya kuganda, °C	Chumvi, ‰	Halijoto ya kuganda, °C
0 (maji safi)		20	-1,1
2	-0,1	22	-1,2
4	-0,2	24	-1,3
6	-0,3	26	-1,4
8	-0,4	28	-1,5
10	-0,5	30	-1,6
12	-0,6	32	-1,7
14	-0,8	35	-1,9
16	-0,9	37	-2,0
18	-1,0	39	-2,1

Ambapo chumvi ni kubwa zaidi, kama vile katika Ziwa Sivash (100 ‰), Kara-Bogaz-Gol Bay (250 ‰), katika Bahari ya Chumvi (zaidi ya 270 ‰), maji yanaweza kufungia chini sana. minus kubwa- katika kesi ya kwanza - -6.1 ° C, katika pili - chini -10 ° C.

Wastani wa bahari zote unaweza kuchukuliwa kama -1.9 °C.

Hatua za kufungia

Inafurahisha sana kutazama jinsi maji ya bahari yanaganda. Haijafunikwa mara moja na ukoko wa barafu sawa, kama maji safi. Wakati sehemu yake inapogeuka kuwa barafu (ambayo ni mbichi), iliyobaki inakuwa na chumvi zaidi, na inahitaji baridi kali zaidi kuganda.

Aina za barafu

Bahari inapopoa, aina tofauti za barafu huunda:

theluji ya theluji;
matope;
sindano;
salo;
nilas.

Ikiwa bahari bado haijaganda, lakini iko karibu sana nayo, na theluji inaanguka kwa wakati huu, haina kuyeyuka inapogusana na uso, lakini imejaa maji na huunda misa kama uji wa viscous, unaoitwa theluji. . Kufungia, uji huu hugeuka kuwa slush, ambayo ni hatari sana kwa meli zilizopigwa na dhoruba. Kwa sababu yake, staha hufunikwa mara moja na ukoko wa barafu.

Wakati thermometer inafikia kiwango kinachohitajika kwa kufungia, sindano za barafu huanza kuunda baharini - fuwele kwa namna ya prisms nyembamba sana za hexagonal. Baada ya kuzikusanya na wavu, nikanawa chumvi kutoka kwao na kuziyeyusha, utagundua kuwa ni safi.

Mara ya kwanza, sindano hukua kwa usawa, kisha huchukua nafasi ya wima, na besi zao tu zinaonekana juu ya uso. Wanafanana na matangazo ya mafuta kwenye supu iliyopozwa. Kwa hiyo, barafu katika hatua hii inaitwa mafuta ya nguruwe.

Inapozidi kuwa baridi, mafuta ya nguruwe huanza kuganda na kutengeneza ukoko wa barafu, uwazi na dhaifu kama glasi. Aina hii ya barafu inaitwa nilas, au chupa. Ina chumvi, ingawa imeundwa kutoka kwa sindano zisizotiwa chachu. Ukweli ni kwamba wakati wa kufungia, sindano huchukua matone madogo ya maji ya chumvi yanayozunguka.

Tu katika bahari ni jambo kama hilo linazingatiwa barafu inayoelea. Inatokea kwa sababu maji hapa hupoa haraka karibu na pwani. Barafu inayounda huko huganda hadi ukingo wa pwani, ndiyo sababu inaitwa barafu ya haraka. Theluji inapoongezeka wakati wa hali ya hewa tulivu, hukamata maeneo mapya haraka, wakati mwingine hufikia makumi ya kilomita kwa upana. Lakini ni thamani ya kupanda upepo mkali- na barafu ya haraka huanza kuvunja vipande vya ukubwa mbalimbali. Hizi floes za barafu ni mara nyingi saizi kubwa(maeneo ya barafu) hubebwa na upepo na mkondo katika bahari yote, na kusababisha matatizo kwa meli.

Kiwango cha joto

Barafu ya bahari haiyeyuki kwa joto lile lile ambalo maji ya bahari huganda, kama mtu anavyoweza kufikiria. Ina chumvi kidogo (kwa wastani mara 4), kwa hivyo mabadiliko yake kurudi kuwa kioevu huanza kabla ya alama hii kufikiwa. Kama wastani kiwango cha kuganda cha maji ya bahari ni -1.9 °C, kisha wastani wa joto la kuyeyuka la barafu linaloundwa kutoka humo ni -2.3 °C.

Kufungia kwa maji ya chumvi: Video

Soma pia

Jinsi ya kutengeneza maji ya bomba yaliyosafishwa
Unajua nini kuhusu kiwango cha kuchemsha cha maji?
Maji ya bahari huathirije nywele?