Теплофізичні властивості та температура замерзання водних розчинів NaCl та CaCl2. Досліди з льодом

За якої температури замерзає вода? Здавалося б – найпростіше питання, відповісти на яке може навіть дитина: температура замерзання води при звичайному атмосферному тиску 760 мм ртутного стовпа становить нуль градусів за Цельсієм.

Однак вода (незважаючи на надзвичайно широку поширеність її на нашій планеті) є найзагадковішою і не до кінця вивченою субстанцією, тому відповідь на це запитання вимагає ґрунтовної та аргументованої розмови.

У Росії її та Європі температуру вимірюють за шкалою Цельсія, найвище значення якої має позначку 100 градусів.
Американський вчений Фаренгейт розробив свою шкалу, яка налічує 180 поділів.
Існує ще одна одиниця виміру температури - кельвін, названа на честь англійського фізика Томсона, який отримав звання лорда Кельвіна.

Стану та види води

Вода на планеті Земля може приймати три основні агрегатні стани: рідкий, твердий і газоподібний, які здатні трансформуватися в різні форми, що одночасно співіснують один з одним (айсберги в морській воді, водяна пара і кристали льоду в хмарах на небі, льодовики і вільно поточні річки ).

Залежно від особливостей походження, призначення та складу вода може бути:

прісний;
мінеральної;
морський;
питної (сюди ж віднесемо водопровідну воду);
дощовий;
талою;
солонуватий;
структурованою;
дистильованою;
деіонізованою.

Наявність ізотопів водню робить воду:

легкою;
важкої (дейтерієвої);
надважкої (тритієвої).

Вода буває м'якою і жорсткою: цей показник визначається вмістом катіонів магнію та кальцію.

Кожен із перелічених нами видів та агрегатних станів води має свою температуру замерзання та плавлення.

Температура замерзання води

Чому вода замерзає? Звичайна вода завжди містить кілька зважених частинок мінерального або органічного походження. Це можуть бути дрібні частинки глини, піску або домашнього пилу.

Коли температура довкілля опускається до певних значень, ці частинки беруть він роль центрів, навколо яких починають утворюватися кристали льоду.

Ядрами кристалізації можуть стати повітряні бульбашки, а також тріщини і пошкодження на стінках судини, в якій знаходиться вода. Швидкість процесу кристалізації води багато в чому визначається кількістю цих центрів: чим більше, тим швидше замерзає рідина.

У звичайних умовах (при нормальному атмосферному тиску) температурою фазового переходу води з рідкого стану в твердий відмітка 0 градусів за Цельсієм. Саме за такої температури відбувається замерзання води на вулиці.

Чому гаряча вода замерзає швидше за холодну?

Гаряча вода замерзає швидше за холодну – на цей феномен звернув увагу Ерасто Мпемба – школяр з Танганьїки. Його експерименти з масою для приготування морозива показали, що швидкість замерзання підігрітої маси значно вища, ніж холодної.

Однією з причин цього цікавого явища, яке отримало назву «парадокс Мпемби», є більш висока тепловіддача гарячої рідини, а також наявність у ній більшої кількості ядер кристалізації порівняно з холодною водою.

Чи взаємозалежні температури замерзання води та висота?

При зміні тиску, часто пов'язаного зі знаходженням на різній висоті, температура замерзання води починає радикально відрізнятись від стандартної, характерної для звичайних умов.
Кристалізація води на висоті відбувається за наступних температурних значень:

хоч як це парадоксально, на висоті 1000 м вода замерзає при 2 градусах тепла за шкалою Цельсія;
на висоті 2000 метрів це відбувається вже за 4 градусів тепла.

Найвища температура замерзання води у горах спостерігається на висоті понад 5000 тисяч метрів (наприклад, у Фанських горах чи Памірі).

Як тиск впливає процес кристалізації води?

Давайте спробуємо ув'язати динаміку зміни температури замерзання води зі зміною тиску.

При тиску 2 атм вода замерзне за температури -2 градуси.
При тиску 3 атм початком замерзання води стане температура -4 градуси за Цельсієм.

При підвищеному тиску температура початку процесу кристалізації води знижується, а температура кипіння збільшується. При низькому тиску виходить діаметрально протилежна картина.

Саме тому в умовах високогір'я та розрідженої атмосфери дуже важко зварити навіть яйця, оскільки вода в казанку закипає вже за 80 градусів. Зрозуміло, що за такої температури приготувати їжу просто неможливо.

При високому тиску процес плавлення льоду під лезами ковзанів відбувається навіть при дуже низьких температурах, але завдяки йому ковзани ковзають по крижаній поверхні.

Аналогічним чином пояснюється примерзання полоз сильно навантажених нарт в оповіданнях Джека Лондона. Тяжкі нарти, що чинять тиск на сніг, викликають його плавлення. Вода, що утворюється, полегшує їх ковзання. Але варто нартам зупинитися і затриматися тривалий час на одному місці, як витіснена вода, замерзнувши, приморозить полозья до дороги.

Температура кристалізації водних розчинів

Будучи відмінним розчинником, вода легко вступає у реакції з різними органічними та неорганічними речовинами, утворюючи масу часом несподіваних хімічних сполук. Зрозуміло, кожне з них замерзатиме при різних температурах. Відобразимо це у наочному списку.

Температура замерзання суміші спирту та води залежить від відсоткового співвідношення в ній обох компонентів. Чим більше води додано до розчину, тим ближче до нуля температура його замерзання. Якщо ж у розчині більше спирту, процес кристалізації почнеться за значень, близьких до -114 градусів.
Важливо знати, що фіксованої температури замерзання водно-спиртові розчини немає. Зазвичай говорять про температуру початку процесу кристалізації та температуру остаточного переходу в твердий стан.
Між початком утворення перших кристалів та повним застиганням спиртового розчину лежить температурний інтервал величиною 7 градусів. Так, температура замерзання води зі спиртом 40% концентрації на початковому етапі становить -22,5 градуси, а остаточний перехід розчину у тверду фазу відбудеться при -29,5 градусів.

Температура замерзання води із сіллю перебуває у тісному зв'язку зі ступенем її солоності: що більше солі у розчині, то за нижчому положенні ртутного стовпчика він замерзне.

Для вимірювання солоності води використовують особливу одиницю – проміле. Отже, ми встановили, що температура замерзання води зі збільшенням концентрації солей знижується. Пояснимо це на прикладі:

Рівень солоності океанської води дорівнює 35 проміле, причому середня величина її замерзання становить 1,9 градуса. Ступінь солоності чорноморських вод налічує 18-20 проміле, тому вони замерзають при вищій температурі з діапазоном від -0,9 до -1,1 градуса Цельсія.

Температура замерзання води із цукром (для розчину, моляльність якого становить 0,8) дорівнює -1,6 градуса.
Температура замерзання води з домішками багато в чому залежить від їхньої кількості та характеру домішок, що входять до складу водного розчину.
Температура замерзання води із гліцерином залежить від концентрації розчину. Розчин, що містить 80 мл гліцерину, замерзне при -20 градусах, при зниженні вмісту гліцерину до 60 мл процес кристалізації почнеться при -34 градусах, а початок замерзання 20% розчину мінус п'ять градусів. Як можна побачити, лінійна залежність у разі відсутня. Для замерзання 10% розчину гліцерину буде достатньо температури -2 градуси.
Температура замерзання води з содою (мається на увазі їдка луг або каустична сода) представляє ще загадкову картину: 44% розчин каустика замерзає при +7 градусах Цельсія, а 80% - при + 130.

Замерзання прісних водойм

Процес утворення льоду на прісноводних водоймищах відбувається в дещо іншому температурному режимі.

Температура замерзання води в озері, так само, як температура замерзання води в річці, дорівнює нулю градусів за шкалою Цельсія. Замерзання чистих річок і струмків починається не з поверхні, а з дна, на якому присутні ядра кристалізації у вигляді частинок донного мулу. Коркою льоду спочатку покриваються корчі та водні рослини. Варто лише донному льоду піднятися на поверхню, як річка миттєво промерзає наскрізь.
Замерзла вода на Байкалі може охолоджуватися до негативних температур. Відбувається це лише на мілководді; температура води при цьому може становити тисячні, а іноді й соті частки одного градуса нижче за нуль.
Температура байкальської води під кіркою крижаного покриву, як правило, не перевищує +0,2 градуса. У нижчих пластах вона поступово підвищується до +3,2 на дні найглибшої улоговини.

Температура замерзання дистильованої води

Чи замерзає дистильована вода? Для замерзання води потрібна наявність в ній деяких центрів кристалізації, якими можуть стати бульбашки повітря, зважені частки, а також пошкодження стін ємності, в якій вона знаходиться.

Дистильована вода, зовсім позбавлена будь-яких домішок, немає і ядер кристалізації, тому її замерзання починається за дуже низьких температурах. Початкова точка замерзання дистильованої води становить -42 градуси. Вченим вдалося досягти переохолодження дистильованої води до -70 градусів.

Вода, піддана впливу дуже низьких температур, але при цьому не кристалізована, називається «переохолодженою». Можна, помістивши пляшку з дистильованою водою в морозильну камеру, домогтися переохолодження, а потім продемонструвати дуже ефектний трюк - дивіться у відео:

Тихенько постукаючи по пляшці, витягнутій з холодильника, або кинувши в неї невеликий шматочок льоду, можна показати, як миттєво вона перетворюється на лід, що має вигляд видовжених кристалів.

Дистильована вода: чи замерзає під тиском ця очищена субстанція? Такий процес можливий лише у спеціально створених лабораторних умовах.

Температура замерзання солоної води

Якщо ви помітили, то в морі вода замерзає при температурі значно нижче від нуля градусів. Чому так відбувається? Усе залежить від концентрації у ній солі. Чим її більше, тим нижча температура замерзання. У середньому збільшення солоності води на два проміле знижує температуру її замерзання на одну десяту градуса. Ось і посудіть самі, якою має бути температура навколишнього повітря, щоб на поверхні моря, із солоністю води 35 проміле, утворився тонкий шар льоду. Як мінімум, має бути два градуси морозу.

Те саме Азовське море, із солоністю води 12 проміле, замерзає при температурі мінус 0,6 градуса. При цьому Сиваш, що примикає до нього, залишається незамерзлим. Вся справа в тому, що солоність його води становить 100 проміле, а отже, для утворення тут льоду необхідно не менше шести градусів морозу. Щоб льодом покрилася поверхня Білого моря, де рівень солоності води досягає 25 проміле, потрібно, щоб температура знизилася до мінус 1,4 градуса.

Найдивовижніше в тому, що в охолодженій до мінус одного градуса морській воді сніг не таїть. Він просто продовжує в ній плавати, доки не перетвориться на шматок льоду. Але потрапляючи в охолоджену прісну воду, він відразу таїть.

Процес замерзання морської води має особливості. Спочатку починають формуватися первинні крижані кристали, які неймовірно схожі тонкі прозорі голки. Сіль у них відсутня. Вона вичавлюється з кристалів і залишається у воді. Якщо зібрати такі голки, і розтопити в якомусь посуді, то ми отримаємо прісну воду.

Каша з крижаних голок, зовні схожа на величезну жирну пляму, плаває на поверхні моря. Звідси та її оригінальна назва – сало. При подальшому зниженні температури сало змерзається, утворюючи гладку і прозору крижану кірку, що зветься нілас. На відміну від сала, нілас містить сіль. Вона з'являється в ньому в процесі змерзання сала та захоплення голками, крапель морської води. Це досить хаотичний процес. Саме тому сіль у морському льоді розподіляється нерівномірно, як правило, у вигляді окремих вкраплень.

Вчені з'ясували, що кількість солі в морському льоді залежить від температури навколишнього повітря, яка мала місце у момент його утворення. При невеликому морозі швидкість утворення ніласу низька, голки захоплюють мало морської води, звідси й солоність льоду невисока. При великому морозі ситуація прямо протилежна.

При таненні морського льоду з нього насамперед виходить сіль. В результаті він поступово стає прісним.

Юним натуралістам завжди не дають спокою прості, начебто, питання. Ось за якої температури зазвичай замерзає морська вода? Всі знають, що нуля градусів недостатньо для перетворення морської поверхні на хорошу ковзанку. Але ж при досягненні якої температури це відбувається?

Із чого складається морська вода?

Чим вміст морів відрізняється від прісної води? Різниця не така велика, але все ж:

Набагато більше солей.
Переважають солі магнію та натрію.
Незначно відрізняється щільність, у межах кількох відсотків.
На глибині може утворюватися сірководень.

Основним компонентом морської води, як би передбачувано це не звучало, є вода. Але на відміну від води річок та озер, у ній міститься велика кількість хлоридів натрію та магнію.

Солоність оцінюється в 3.5 проміле, але щоб було зрозуміліше - в 3.5 тисячних відсотка від загального складу.

І навіть ця, не найбільша цифра, забезпечує воді не тільки специфічний смак, але й робить її непридатною для пиття. Абсолютних протипоказань немає, морська вода не є отрутою або токсичною речовиною і від кількох ковтків нічого страшного не станеться. Про наслідки можна буде говорити, якщо людина хоч би протягом дня Також до складу морської води входять:

Фтор.
Бром.
Кальцій.
Калій.
Хлор.
Сульфати.
Золото.

Щоправда, у відсотковому співвідношенні всіх цих елементів набагато менше, ніж солей.

Чому не можна пити морську воду?

Ми вже побіжно торкнулися цієї теми, давайте розглянемо її трохи докладніше. Разом з морською водою в організм надходять два іони - магнію та натрію.

Натрій	Магній
Бере участь у підтримці водно-сольового балансу, один із основних іонів поряд з калієм.	Основна дія йде на центральну нервову систему.
При збільшенні кількості Naу крові відбувається вихід рідини із клітин.	Дуже повільно виводиться із організму.
Порушуються всі біологічні та біохімічні процеси.	Надлишок в організмі призводить до проносу, що посилює дегідратацію.
Нирки людини не здатні впоратися із такою кількістю солі в організмі.	Можливий розвиток нервових розладів, неадекватний стан.

Не можна сказати, що людині не потрібні всі ці речовини, але потреби завжди вкладаються у певні рамки. Випивши кілька літрів такої води, ви підете надто далеко за їхні межі.

Втім, на сьогодні гостра необхідність у вживанні морської води може виникнути хіба що у жертв аварії корабля.

Від чого залежить солоність морської води?

Побачивши трохи вище цифру 3.5 проміле Ви могли б подумати, що це константа для будь-якої морської води на нашій планеті. Але все не так просто, солоність залежить від регіону. Так вийшло, що чим північніше розташований регіон, тим більше це значення.

Південь навпаки може похвалитися не такими вже солоними морями і океанами. Звичайно, у всіх правилах є свої винятки. Рівень вмісту солей у морях зазвичай трохи нижче, ніж у океанах.

Із чим взагалі може бути пов'язаний географічний поділ? Невідомо, чи дослідники сприймають його як даність, є і все. Можливо, відповідь слід шукати у ранніх періодах розвитку нашої планети. Не в ті часи, коли зароджувалося життя – значно раніше.

Нам вже відомо, що солоність води залежить від наявності в ній:

Хлоридів магнію.
Хлоридів натрію.
Інші солі.

Можливо, у деяких ділянках земної кори поклади цих речовин були дещо більшими, ніж у сусідніх регіонах. З іншого боку, ніхто не скасовував морські течії, рано чи пізно загальний рівень мав вирівнятися.

Отже, швидше за все, невелика різниця пов'язана із кліматичними особливостями нашої планети. Не найбезпідставніша думка, якщо згадати про морози та врахувати що саме вода з великим вмістом солі замерзає повільніше.

Опріснення морської води.

Щодо опріснення, кожен чув хоч трохи, деякі зараз навіть фільм «Водний світ» згадають. Наскільки це реально, поставити в кожну оселю по одному такому портативному опріснювачу і назавжди забути для людства проблему питної води? Все ще фантастика, а не реальність, що настала.

Вся справа в витраченій енергії, адже для ефективної роботи потрібні величезні потужності, не менше атомного реактора. За таким принципом працює опріснювальний завод у Казахстані. Ідею подавали і в Криму, ось тільки потужності севастопольського реактора не вистачило для таких обсягів.

Півстоліття тому, до численних ядерних катастроф, ще можна було припустити, що мирний атом увійде до кожного будинку. Навіть гасло таке було. Але вже зараз зрозуміло, що жодного використання ядерних мікрореакторів:

У побутовій техніці.
на промислових підприємствах.
У конструкціях автомобілів та літаків.
Та й взагалі в межах міста.

Найближчим століттям не передбачається. Наука може зробити черговий стрибок і здивувати нас, але поки що це лише фантазії і надії безтурботних романтиків.

За якої температури може замерзнути морська вода?

А ось на головне запитання відповіді поки що не було. Вже дізналися, що сіль уповільнює замерзання води, виходить море покриється кіркою льоду не за нулі, а за мінусової температури. Але наскільки мають піти в мінус показники термометрів, щоби вийшовши зі своїх будинків, мешканці прибережних районів не почули звичний шум прибою?

Для визначення цього значення є спеціальна формула, складна та зрозуміла лише для фахівців. Залежить вона від основного показника. рівня солоності. Але якщо у нас є середнє значення за цим показником, чи можемо ми і середню температуру замерзання знайти? Так звичайно.

Якщо у вас немає потреби вираховувати все до сотої, для конкретно взятого регіону, запам'ятайте температуру -1.91 градус.

Може здатися, що різниця не така вже й велика, всього два градуси. Але під час сезонних коливань температури це може зіграти величезну роль там, де термометр падає не нижче 0. Було б лише на 2 градуси прохолодніше, мешканці тієї ж Африки чи Південної Америки змогли б побачити лід біля берега, а так – на жаль. Втім, не думаємо, що вони дуже засмучуються від такої втрати.

Декілька слів про світовий океан.

А як справи з океанами, запасами прісної води, рівнем забрудненості? Спробуємо з'ясувати:

Океани все ще стоять на місці, нічого з ними не сталося. Останні десятиліття спостерігають підйом рівня води. Можливо це циклічне явище, а може справді льодовики тануть.
Прісної води теж більш ніж вистачає, паніку щодо цього піднімати зарано. Якщо трапиться черговий всесвітній конфлікт, цього разу із застосуванням ядерної зброї, може і як у «Божевільному Максі» молитися на рятівну вологу.
Останній пункт дуже полюбляють захисники природи. І спонсорування досягти не так вже й складно, конкуренти завжди оплатять чорний піар, особливо коли йдеться про нафтовидобувні компанії. Адже саме вони завдають основної шкоди водам морів та океанів. Контролювати видобуток нафти та позаштатні ситуації не завжди є можливим, а наслідки щоразу катастрофічні.

Але світовий океан має одну перевагу над людством. Він постійно оновлюється, а його реальні можливості самоочищення оцінити дуже складно. Швидше за все він зможе пережити людську цивілізацію і побачить її захід сонця у цілком прийнятному стані. Ну а далі у води будуть мільярди років на те, щоб очиститися від усіх подарунків.

Навіть складно уявити, кому треба знати, за якої температури замерзає морська вода. Загальноосвітній факт, але кому він справді стане в нагоді на практиці - це питання.

Відео-експеримент: заморожуємо морську воду

Якщо охолодити розчин якоїсь солі у воді, то виявиться, що температура замерзання знизилася. Нуль градусів пройдено, а твердіння не відбувається. Тільки за температури на кілька градусів нижче нуля в рідині з'являться кристалики. Це кристалики чистого льоду, у твердому льоду сіль не розчиняється.

Температура замерзання залежить від концентрації розчину. Збільшуючи концентрацію розчину, ми зменшуватимемо температуру кристалізації. Найнижчу температуру замерзання має насичений розчин. Зниження температури замерзання розчину дуже мале: так, насичений розчин кухонної солі у питній воді замерзне при - 21 °З. За допомогою інших солей можна досягти ще більшого зниження температури; хлористий кальцій, наприклад, дозволяє довести температуру затвердіння розчину -55°С.

Розглянемо тепер, як триває процес замерзання. Після того, як з розчину випадуть перші кристалики льоду, міцність розчину збільшиться. Тепер відносне число чужих молекул зросте, перешкоди процесу кристалізації води також збільшаться і температура замерзання впаде. Якщо не знижувати температуру далі, то кристалізація зупиниться.

При подальшому зниженні температури кристали води (розчинника) продовжують виділятися. Нарешті розчин стає насиченим. Подальше збагачення розчину розчиненою речовиною стає неможливим, і розчин застигає відразу, причому якщо розглянути в мікроскоп замерзлу суміш, можна побачити, що вона складається з кристаликів льоду і кристаликів солі.

Таким чином, розчин замерзає не так, як проста рідина. Процес замерзання розтягується великий температурний інтервал.

Що вийде, якщо посипати якусь обмерзлу поверхню сіллю? Відповідь на запитання добре відома двірникам: як тільки сіль прийде в дотик із льодом, лід почне танути. Щоб явище мало місце, потрібно, звичайно, щоб температура замерзання насиченого розчину солі була нижчою за температуру повітря. Якщо ця умова виконана, то суміш лід - сіль знаходиться в чужій ділянці стану, а саме в ділянці стійкого існування розчину. Тому суміш льоду з сіллю і буде перетворюватися на розчин, тобто лід буде плавитися, а сіль розчинятися у воді, що утворюється. Зрештою або весь лід розтане, або утворюється розчин такої концентрації, температура замерзання якого дорівнює температурі середовища.

Площа дворика в 100 м 2 покрита крижаною кіркою в 1 см - це вже не мало льоду, близько 1 т. Підрахуємо, скільки солі потрібно для очищення подвір'я, якщо температура -3°С. Такою температурою кристалізації (танення) має розчин солі з концентрацією 45 г/л. Приблизно 1 л води відповідає 1 кг льоду. Значить, для танення 1 т льоду при -3 ° С потрібно 45 кг солі. Практично користуються набагато меншими кількостями, тому що не досягають повного танення всього льоду.

При змішуванні льоду із сіллю лід плавиться, а сіль розчиняється у воді. Але на плавлення потрібно тепло, і крига забирає його у свого оточення. Таким чином, додавання солі до льоду призводить до зниження температури.

Ми звикли зараз купувати фабричне морозиво. Раніше морозиво готували вдома, і при цьому роль холодильника грала суміш льоду із сіллю.

У таблиці представлені теплофізичні властивості розчину хлористого кальцію CaCl 2 залежно від температури та концентрації солі: питома теплоємність розчину, теплопровідність, в'язкість водних розчинів, їх температура та число Прандтля. Концентрація солі CaCl 2 у розчині від 9,4 до 29,9%. Температура, при якій наведені властивості, визначається вмістом солі в розчині і знаходиться в діапазоні від -55 до 20°С.

Хлориду кальцію CaCl 2 може не замерзати до температури мінус 55°С. Для досягнення цього ефекту концентрація солі в розчині має бути 29,9%, а його густина складе величину 1286 кг/м 3 .

При збільшенні концентрації солі у розчині збільшується як його щільність, а й такі теплофізичні властивості, як динамічна і кінематична в'язкість водних розчинів, і навіть число Прандтля. Наприклад, динамічна в'язкість розчину CaCl 2з концентрацією солі 9,4% при температурі 20°С дорівнює 0,001236 Па·с, а зі збільшенням концентрації хлориду кальцію в розчині до 30% його динамічна в'язкість збільшується до значення 0,003511 Па·с.

Слід зазначити, що на в'язкість водних розчинів цієї солі найбільше впливає температура. При охолодженні розчину кальцію хлориду з 20 до -55°С його динамічна в'язкість може збільшитися в 18 разів, а кінематична - в 25 разів.

Дані наступні теплофізичні властивості розчину CaCl 2:

, кг/м3;
температура замерзання °З;
динамічна в'язкість водних розчинів, Па·с;
число Прандтля.

Щільність розчину кальцію хлористого CaCl 2 в залежності від температури

У таблиці наведено значення щільності розчину хлористого кальцію CaCl 2 різної концентрації в залежності від температури.
Концентрація хлориду кальцію CaCl 2 у розчині від 15 до 30% при температурі від -30 до 15°С. Щільність водного розчину хлористого кальцію збільшується при зниженні температури розчину та збільшенням у ньому концентрації солі.

Теплопровідність розчину CaCl 2 в залежності від температури

У таблиці подано значення теплопровідності розчину хлористого кальцію CaCl 2 різної концентрації при негативних температурах.
Концентрація солі CaCl 2 розчині від 0,1 до 37,3 % при температурі від -20 до 0°С. У міру зростання концентрації солі у розчині його теплопровідність знижується.

Теплоємність розчину CaCl 2 за 0°С

У таблиці подано значення масової теплоємності розчину хлористого кальцію CaCl 2 різної концентрації при 0°С. Концентрація солі CaCl 2 у розчині від 0,1 до 37,3%. Слід зазначити, що з підвищенням концентрації солі в розчині його теплоємність знижується.

Температура замерзання розчинів солей NaCl та CaCl 2

У таблиці наведено температуру замерзання розчинів солей хлористого натрію NaCl та кальцію CaCl 2 залежно від концентрації солі. Концентрація солі у розчині від 0,1 до 37,3 %. Температура замерзання сольового розчину визначається концентрацією соліу розчині та для хлориду натрію NaCl може досягати значення мінус 21,2°С для евтектичного розчину.

Необхідно відмітити, що розчин хлористого натрію може не замерзати до температури мінус 21,2°С, а розчин хлористого кальцію не замерзає при температурі до мінус 55°С.

Щільність розчину NaCl в залежності від температури

У таблиці представлені значення густини розчину хлористого натрію NaCl різної концентрації в залежності від температури.
Концентрація солі NaCl у розчині від 10 до 25%. Значення густини розчину вказані при температурі від -15 до 15°С.

Теплопровідність розчину NaCl залежно від температури

У таблиці наведено значення теплопровідності розчину хлористого натрію NaCl різної концентрації при негативних температурах.
Концентрація солі NaCl у розчині від 0,1 до 26,3 % за температури від -15 до 0°С. За даними таблиці видно, що теплопровідність водного розчину хлориду натрію знижується зі зростанням концентрації солі в розчині.

Питома теплоємність розчину NaCl за 0°С

У таблиці представлені значення масової питомої теплоємності водного розчину натрію хлористого NaCl різної концентрації при 0°С. Концентрація солі NaCl у розчині від 0,1 до 26,3%. За даними таблиці видно, що з підвищенням концентрації солі в розчині його теплоємність знижується.

Теплофізичні властивості розчину NaCl

У таблиці представлені теплофізичні властивості розчину хлористого натрію NaCl залежно від температури та концентрації солі. Концентрація хлориду натрію NaCl у розчині від 7 до 23,1 %. Слід зазначити, що з охолодженні водного розчину хлориду натрію його питома теплоємність змінюється слабко, теплопровідність знижується, а значення в'язкості розчину увеличивается.

Дані наступні теплофізичні властивості розчину NaCl:

щільність розчину, кг/м 3;
температура замерзання °З;
питома (масова) теплоємність, кДж/(кг·град);
коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м·град);
динамічна в'язкість розчину, Па·с;
кінематична в'язкість розчину, м2/с;
коефіцієнт температуропровідності, м2/с;
число Прандтля.

Щільність розчинів натрію хлористого NaCl і кальцію CaCl 2 в залежності від концентрації при 15°С

У таблиці представлені значення густини розчинів хлористого натрію NaCl і кальцію CaCl 2 залежно від концентрації. Концентрація солі NaCl у розчині від 0,1 до 26,3 % за температури розчину 15°С. Концентрація хлориду кальцію CaCl 2 у розчині знаходиться в діапазоні від 0,1 до 37,3 % за його температури 15°С. Щільність розчинів хлориду натрію та кальцію зростає зі збільшенням вмісту в ньому солі.

Коефіцієнт об'ємного розширення розчинів хлористого натрію NaCl та кальцію CaCl 2

У таблиці наведено значення середнього коефіцієнта об'ємного розширення водних розчинів хлористого натрію NaCl і кальцію CaCl 2 залежно від концентрації та температури.
Коефіцієнт об'ємного розширення розчину солі NaCl вказаний за температури від -20 до 20°С.
Коефіцієнт об'ємного розширення розчину хлориду CaCl 2 представлений при температурі -30 до 20°С.

Джерела:

Данилова Г. Н. та ін. Збірник завдань з процесів теплообміну в харчовій та холодильній промисловості. М: Харчова промисловість, 1976. - 240 с.