Tại sao nước biển không đóng băng ở nhiệt độ không? Thí nghiệm nước đá.

Bảng này cho thấy các tính chất nhiệt lý của dung dịch canxi clorua CaCl 2 phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ muối: nhiệt dung riêng của dung dịch, độ dẫn nhiệt, độ nhớt của dung dịch nước, độ khuếch tán nhiệt của chúng và số Prandtl. Nồng độ% của muối CaCl 2 trong dung dịch từ 9,4 - 29,9%. Nhiệt độ tại đó các thuộc tính được xác định bởi hàm lượng muối của dung dịch và nằm trong khoảng từ -55 đến 20 ° C.

clorua canxi CaCl 2 có thể không đóng băng lên đến âm 55 ° С. Để đạt được hiệu ứng này, nồng độ muối trong dung dịch phải là 29,9% và khối lượng riêng của nó là 1286 kg / m 3.

Với sự gia tăng nồng độ muối trong dung dịch, không chỉ tỷ trọng của nó tăng lên mà còn các đặc tính nhiệt lý như độ nhớt động lực học của dung dịch nước, cũng như số Prandtl. Ví dụ, độ nhớt động lực của dung dịch CaCl 2 với nồng độ muối 9,4% ở nhiệt độ 20 ° C là 0,001236 Pa s, và khi tăng nồng độ canxi clorua trong dung dịch lên 30% thì độ nhớt động lực của nó tăng đến giá trị 0,003511 Pa s.

Cần lưu ý rằng nhiệt độ có ảnh hưởng mạnh nhất đến độ nhớt của dung dịch nước muối này. Khi dung dịch canxi clorua được làm lạnh từ 20 đến -55 ° C, độ nhớt động lực của nó có thể tăng lên 18 lần và động học gấp 25 lần.

Đưa ra những điều sau đây tính chất nhiệt lý của dung dịch CaCl 2:

, kg / m 3;
điểm đóng băng ° С;
độ nhớt động lực học của dung dịch nước, Pa s;
Số Prandtl.

Khối lượng riêng của dung dịch canxi clorua CaCl 2 phụ thuộc vào nhiệt độ

Bảng này cho thấy các giá trị về khối lượng riêng của dung dịch canxi clorua CaCl 2 có nồng độ khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ.
Nồng độ của canxi clorua CaCl 2 trong dung dịch là từ 15 đến 30% ở nhiệt độ -30 đến 15 ° C. Khối lượng riêng của dung dịch nước canxi clorua tăng khi nhiệt độ của dung dịch giảm và nồng độ muối trong đó tăng.

Độ dẫn nhiệt của dung dịch CaCl 2 phụ thuộc vào nhiệt độ

Bảng cho biết độ dẫn nhiệt của dung dịch canxi clorua CaCl 2 có nồng độ khác nhau ở nhiệt độ thấp.
Nồng độ của muối CaCl 2 trong dung dịch từ 0,1 đến 37,3% ở nhiệt độ -20 đến 0 ° C. Khi nồng độ muối trong dung dịch tăng lên, khả năng dẫn nhiệt của nó giảm.

Nhiệt dung của dung dịch CaCl 2 ở 0 ° С

Bảng này cho thấy các giá trị nhiệt dung theo khối lượng của dung dịch canxi clorua CaCl 2 có nồng độ khác nhau ở 0 ° C. Nồng độ% của muối CaCl 2 trong dung dịch từ 0,1 - 37,3%. Cần lưu ý rằng khi tăng nồng độ muối trong dung dịch, nhiệt dung của nó giảm.

Điểm đông đặc của các dung dịch muối NaCl và CaCl 2

Bảng cho biết điểm đông đặc của các dung dịch muối natri clorua NaCl và canxi CaCl 2 phụ thuộc vào nồng độ muối. Nồng độ muối trong dung dịch từ 0,1 - 37,3%. Điểm đông đặc của dung dịch muối được xác định bởi nồng độ muối trong dung dịch và đối với natri clorua, NaCl có thể đạt giá trị âm 21,2 ° C đối với dung dịch eutectic.

Cần lưu ý rằng dung dịch natri clorua có thể không đông đến nhiệt độ âm 21,2 ° C, và dung dịch canxi clorua không bị đóng băng ở nhiệt độ lên đến âm 55 ° С.

Khối lượng riêng của dung dịch NaCl là một hàm của nhiệt độ

Bảng cho thấy các giá trị của khối lượng riêng của một dung dịch natri clorua NaCl có nồng độ khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ.
Nồng độ của muối NaCl trong dung dịch từ 10 đến 25%. Các giá trị tỷ trọng của dung dịch được chỉ ra ở nhiệt độ từ -15 đến 15 ° C.

Độ dẫn nhiệt của dung dịch NaCl là một hàm của nhiệt độ

Bảng cho thấy các giá trị độ dẫn nhiệt của dung dịch natri clorua NaCl có nồng độ khác nhau ở nhiệt độ âm.
Nồng độ của muối NaCl trong dung dịch là từ 0,1 đến 26,3% ở nhiệt độ -15 đến 0 ° C. Theo bảng, có thể thấy rằng độ dẫn nhiệt của dung dịch nước natri clorua giảm khi nồng độ của muối trong dung dịch tăng lên.

Nhiệt dung riêng của dung dịch NaCl ở 0 ° C

Bảng này cho thấy các giá trị của nhiệt dung riêng khối lượng của dung dịch nước natri clorua NaCl có nồng độ khác nhau ở 0 ° C. Nồng độ của muối NaCl trong dung dịch từ 0,1 đến 26,3%. Theo bảng, có thể thấy rằng khi tăng nồng độ của muối trong một dung dịch, thì nhiệt dung của nó giảm.

Tính chất nhiệt lý của dung dịch NaCl

Bảng cho biết các tính chất nhiệt lý của dung dịch natri clorua NaCl phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ muối. Nồng độ của natri clorua NaCl trong dung dịch từ 7 đến 23,1%. Cần lưu ý rằng khi làm lạnh dung dịch nước natri clorua, nhiệt dung riêng của nó thay đổi một chút, độ dẫn nhiệt giảm và độ nhớt của dung dịch tăng lên.

Đưa ra những điều sau đây tính chất nhiệt lý của dung dịch NaCl:

tỷ trọng dung dịch, kg / m 3;
điểm đóng băng ° С;
nhiệt dung (khối lượng) riêng, kJ / (kg deg);
hệ số dẫn nhiệt, W / (m deg);
độ nhớt động lực học của dung dịch, Pa s;
độ nhớt động học của dung dịch, m 2 / s;
độ khuếch tán nhiệt, m 2 / s;
Số Prandtl.

Tỷ trọng của dung dịch natri clorua NaCl và canxi CaCl 2 tùy thuộc vào nồng độ ở 15 ° C

Bảng cho biết giá trị khối lượng riêng của các dung dịch natri clorua NaCl và canxi CaCl 2 phụ thuộc vào nồng độ. Nồng độ của muối NaCl trong dung dịch từ 0,1 đến 26,3% ở nhiệt độ dung dịch 15 oC. Nồng độ của canxi clorua CaCl 2 trong dung dịch nằm trong khoảng từ 0,1 đến 37,3% ở nhiệt độ 15 ° C. Khối lượng riêng của dung dịch natri clorua và canxi tăng khi lượng muối tăng.

Hệ số nở thể tích của dung dịch natri clorua NaCl và canxi CaCl 2

Bảng này cho thấy các giá trị của hệ số nở thể tích trung bình của dung dịch nước natri clorua NaCl và canxi CaCl 2 phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ.
Hệ số nở thể tích của dung dịch muối ăn NaCl được biểu thị ở nhiệt độ từ -20 đến 20 ° C.
Hệ số nở thể tích của dung dịch clorua CaCl 2 được cho ở -30 đến 20 ° C.

Nguồn:

Danilova G. N. và cộng sự. Tuyển tập các nhiệm vụ về quá trình truyền nhiệt trong công nghiệp thực phẩm và điện lạnh. M.: Công nghiệp thực phẩm, 1976.- 240 tr.

Các thí nghiệm với nước đá đối với trẻ em luôn thú vị. Tiến hành các thí nghiệm với Vlad, tôi thậm chí còn thực hiện một số khám phá cho chính mình.

Hôm nay chúng ta sẽ tìm câu trả lời cho những câu hỏi sau:

Nước đóng băng như thế nào?
Điều gì xảy ra nếu bạn đóng băng nước muối?
áo khoác sẽ làm ấm băng?
và một số người khác ...

Nước đóng băng

Nước nở ra khi nó đóng băng. Bức ảnh cho thấy một cốc nước đóng băng. Có thể thấy rằng băng đã nổi lên một cách lao đao. Nước không đông đều. Lúc đầu, băng xuất hiện ở thành cốc, dần dần lấp đầy toàn bộ bình. Trong nước, các phân tử chuyển động ngẫu nhiên, do đó nó có hình dạng của một cái bình mà nó được đổ vào. Mặt khác, nước đá có cấu trúc tinh thể rõ ràng, trong khi khoảng cách giữa các phân tử nước đá lớn hơn giữa các phân tử nước, vì vậy nước đá chiếm nhiều không gian hơn nước, tức là nó nở ra.

Nước muối có đóng băng không?

Nước càng mặn, điểm đóng băng càng thấp. Đối với thí nghiệm, chúng tôi lấy hai cốc - một cốc đựng nước ngọt (được đánh dấu bằng chữ B), trong một cốc nước rất mặn (được đánh dấu bằng chữ B + C).

Sau khi đứng trong tủ đá cả đêm, nước muối không đóng băng mà hình thành các tinh thể đá trong ly. Nước ngọt chuyển thành đá. Trong khi tôi đang thao tác với cốc và dung dịch muối, Vladik đã tạo ra một thí nghiệm ngoài kế hoạch của riêng mình.

Anh đổ nước, dầu thực vật vào một chiếc cốc và kín đáo để vào ngăn đá. Ngày hôm sau, tôi thấy một cốc nước đá và váng dầu nổi lên. Chúng tôi kết luận rằng các chất lỏng khác nhau có nhiệt độ đóng băng khác nhau.

Nước muối trong ngăn đá không đóng băng, nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu bạn rắc muối vào đá? Hãy kiểm tra.

Trải nghiệm với đá và muối

Lấy hai viên đá lạnh. Rắc một trong số chúng với muối, và để thứ hai để so sánh. Muối ăn mòn đá, tạo ra các đường rãnh và rãnh trong đá viên. Quả nhiên, cục nước đá rắc muối tan nhanh hơn nhiều. Đó là lý do tại sao những người vệ sinh rắc muối vào các con đường vào mùa đông. Nếu bạn rắc muối lên đá, bạn không chỉ có thể quan sát sự tan chảy mà còn có thể rút ra một ít!

Chúng tôi đóng băng một tảng băng lớn và rắc muối lên, lấy bàn chải và Sơn màu nước và bắt đầu tạo ra vẻ đẹp. Đứa con trai lớn dùng cọ quét sơn lên băng, đứa nhỏ dùng tay.

Sự sáng tạo đầy kinh nghiệm của chúng tôi đã gắn kết cả gia đình, vì vậy bút của Makarushkin đã lọt vào ống kính máy ảnh!

Makar và Vlad rất mọi người đều thích đóng băng . Đôi khi có những món hoàn toàn không mong muốn trong tủ đông.

Tôi đã mơ ước được thực hiện trải nghiệm này từ khi còn nhỏ, nhưng mẹ tôi không có áo khoác lông, và nhiều Tôi không cần áo khoác lông thú và không cần đồ thay thế! Người yêu quý của tôi đã mua cho tôi một chiếc áo khoác lông thú, và bây giờ tôi xin giới thiệu với các bạn trải nghiệm tuyệt vời này. Lúc đầu, tôi không biết làm thế nào bạn có thể quyết định bọc kem trong một chiếc áo khoác lông, ngay cả khi bạn thực sự muốn thử nghiệm. Và nếu thí nghiệm không thành công, làm thế nào để rửa nó sau đó. Ồ, không phải vậy! ..

Tôi cho kem vào túi :) Tôi bọc nó trong một chiếc áo khoác lông và chờ đợi. Wow, mọi thứ đều tuyệt vời! Áo lông còn nguyên, kem tan ít hơn mẫu đối chứng nhiều, đứng gần đó không có áo lông.

Thật tuyệt vời biết bao khi trở thành một người lớn, có một chiếc áo khoác lông thú và làm đủ thứ thí nghiệm cho trẻ em!

Trẻ em thích tô màu và trang trí. Và đá màu mang lại nhiều cảm xúc tích cực và cho phép bạn phát triển khả năng sáng tạo ở trẻ em. Các thí nghiệm không chỉ sáng sủa, nhiều thông tin mà còn hữu ích. Tôi cung cấp cho bạn công thức nấu ăn cho những thí nghiệm thậm chí còn tươi sáng hơn cho trẻ em bây giờ. Tải xuống bộ sưu tập các thí nghiệm hữu ích cho phòng thí nghiệm tại nhà của bạn - "Thí nghiệm với nước". Viết nhận xét phản hồi của bạn về các thử nghiệm và mong muốn: bạn muốn thấy những trải nghiệm nào trên các trang của trang web của chúng tôi. Khoa học là niềm vui.

Galina Kuzmina của bạn

Nếu bạn làm nguội dung dịch muối trong nước, bạn sẽ thấy rằng điểm đóng băng đã giảm xuống. Không độ được thông qua và không xảy ra hiện tượng đông đặc. Chỉ ở nhiệt độ dưới 0 độ một vài tinh thể mới xuất hiện trong chất lỏng. Đây là những tinh thể nước đá tinh khiết; muối không tan trong nước đá rắn.

Điểm đông đặc phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch. Bằng cách tăng nồng độ của dung dịch, chúng ta sẽ giảm nhiệt độ kết tinh. Dung dịch bão hòa có điểm đóng băng thấp nhất. Sự giảm điểm đóng băng của dung dịch không hề nhỏ: ví dụ, một dung dịch bão hòa muối ăn trong nước sẽ đóng băng ở -21 ° C. Với sự trợ giúp của các muối khác, nhiệt độ có thể giảm xuống nhiều hơn nữa; chẳng hạn như canxi clorua, cho phép bạn đưa nhiệt độ đông đặc của dung dịch đến -55 ° C.

Bây giờ chúng ta hãy xem xét quá trình đóng băng diễn ra như thế nào. Sau khi tinh thể nước đá đầu tiên rơi ra khỏi dung dịch, độ bền của dung dịch sẽ tăng lên. Bây giờ số lượng tương đối của các phân tử nước ngoài sẽ tăng lên, sự can thiệp vào quá trình kết tinh của nước cũng sẽ tăng lên, và điểm đóng băng sẽ giảm xuống. Nếu nhiệt độ không được hạ thấp hơn nữa, quá trình kết tinh sẽ dừng lại.

Khi nhiệt độ giảm hơn nữa, các tinh thể nước (dung môi) tiếp tục phân tách. Cuối cùng, dung dịch trở nên bão hòa. Không thể làm giàu thêm dung dịch với chất hòa tan, và dung dịch đông đặc ngay lập tức, và nếu chúng ta kiểm tra hỗn hợp đông lạnh qua kính hiển vi, chúng ta có thể thấy rằng nó bao gồm các tinh thể nước đá và tinh thể muối.

Do đó, dung dịch đóng băng khác với chất lỏng đơn giản. Quá trình đóng băng kéo dài trong một khoảng nhiệt độ lớn.

Điều gì xảy ra nếu bạn rắc muối lên bề mặt băng giá? Câu trả lời cho câu hỏi này được các nhà vệ sinh biết rõ: ngay sau khi muối tiếp xúc với đá, băng sẽ bắt đầu tan chảy. Để hiện tượng xảy ra, tất nhiên, điểm đông đặc của dung dịch muối bão hòa phải thấp hơn nhiệt độ không khí. Nếu điều kiện này được đáp ứng, thì hỗn hợp muối đá nằm trong vùng ngoại lai của trạng thái, cụ thể là trong vùng tồn tại ổn định của dung dịch. Do đó, hỗn hợp nước đá và muối sẽ biến thành dung dịch, tức là nước đá sẽ tan chảy và muối sẽ hòa tan trong nước tạo thành. Cuối cùng, hoặc tất cả băng sẽ tan chảy, hoặc một dung dịch có nồng độ như vậy được hình thành, điểm đóng băng của nó bằng với nhiệt độ của môi trường.

Diện tích sân 100 m 2 được bao phủ bởi một lớp băng dày 1 cm - đây không phải là một ít băng, khoảng 1 tấn. Hãy tính xem cần bao nhiêu muối để làm sạch sân nếu nhiệt độ là -3 ° C. Nhiệt độ kết tinh (nóng chảy) này thu được dung dịch muối có nồng độ 45 g / l. Khoảng 1 lít nước tương ứng với 1 kg đá. Điều này có nghĩa là cần 45 kg muối để làm tan chảy 1 tấn băng ở -3 ° C. Trong thực tế, họ sử dụng số lượng nhỏ hơn nhiều, vì chúng không đạt được sự tan chảy hoàn toàn của tất cả băng.

Khi đá được trộn với muối, đá sẽ tan ra và muối sẽ hòa tan trong nước. Nhưng tan chảy đòi hỏi nhiệt, và băng lấy nó từ môi trường xung quanh. Do đó, thêm muối vào nước đá sẽ khiến nhiệt độ giảm xuống.

Bây giờ chúng ta đã quen với việc mua kem do nhà máy sản xuất. Trước đây, kem được làm ở nhà, đồng thời, hỗn hợp đá và muối đóng vai trò tủ lạnh.

Nước đóng băng ở nhiệt độ nào? Có vẻ như - câu hỏi đơn giản nhất mà ngay cả một đứa trẻ cũng có thể trả lời: điểm đóng băng của nước ở áp suất khí quyển bình thường là 760 mmHg là 0 độ C.

Tuy nhiên, nước (mặc dù phân bố cực kỳ rộng trên hành tinh của chúng ta) là chất bí ẩn nhất và chưa được hiểu đầy đủ, vì vậy câu trả lời cho câu hỏi này cần một cuộc trò chuyện chi tiết và lý lẽ.

Ở Nga và Châu Âu, nhiệt độ được đo trên thang độ C, giá trị cao nhất trong đó là 100 độ.
Nhà khoa học Mỹ Fahrenheit đã phát triển quy mô của riêng mình với 180 bộ phận.
Có một đơn vị đo nhiệt độ khác - kelvin, được đặt theo tên của nhà vật lý người Anh Thomson, người đã nhận được tước hiệu là Lord Kelvin.

Các tiểu bang và các loại nước

Nước trên hành tinh Trái đất có thể tập hợp ba trạng thái chính: lỏng, rắn và khí, có thể biến đổi thành các dạng khác nhau đồng thời tồn tại với nhau (tảng băng trôi trong nước biển, hơi nước và tinh thể băng trong các đám mây trên bầu trời, sông băng và tự do -các sông chảy).

Tùy thuộc vào đặc điểm của nguồn gốc, mục đích và thành phần, nước có thể là:

tươi;
khoáng sản;
hải lý;
uống (ở đây chúng tôi bao gồm nước máy);
cơn mưa;
rã đông;
nước lợ;
có cấu trúc;
chưng cất;
khử ion.

Sự hiện diện của các đồng vị hydro làm cho nước:

nhẹ;
nặng (đơteri);
siêu lượn sóng (tritium).

Chúng ta đều biết rằng nước có thể mềm và cứng: chỉ số này được xác định bởi hàm lượng của các cation magiê và canxi.

Mỗi loại và trạng thái tổng hợp của nước mà chúng tôi đã liệt kê có điểm đóng băng và điểm nóng chảy riêng.

Điểm đóng băng của nước

Tại sao nước đóng băng? Nước thông thường luôn chứa một số lượng hạt lơ lửng có nguồn gốc khoáng chất hoặc hữu cơ. Nó có thể là những hạt đất sét, cát hoặc bụi nhà nhỏ nhất.

Khi nhiệt độ môi trường giảm xuống một số giá trị nhất định, các hạt này sẽ đảm nhận vai trò của các tâm xung quanh đó các tinh thể băng bắt đầu hình thành.

Các bọt khí, cũng như các vết nứt và hư hỏng trên thành bình chứa nước, cũng có thể trở thành hạt nhân kết tinh. Tốc độ kết tinh của nước phần lớn được xác định bởi số lượng các tâm này: càng nhiều trung tâm, chất lỏng càng đông nhanh.

Ở điều kiện bình thường (ở áp suất khí quyển bình thường), nhiệt độ của quá trình chuyển pha của nước từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn là 0 độ C. Chính ở nhiệt độ này, nước đóng băng trên đường phố.

Tại sao nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh?

Nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh - hiện tượng này được chú ý bởi Erasto Mpemba, một nam sinh đến từ Tanganyika. Thí nghiệm của ông với khối lượng để làm kem cho thấy tốc độ đóng băng của khối nóng cao hơn nhiều so với khối lạnh.

Một trong những lý do giải thích cho hiện tượng thú vị này, được gọi là "nghịch lý Mpemba", là sự truyền nhiệt của chất lỏng nóng cao hơn, cũng như sự hiện diện của một số lượng lớn hơn các hạt nhân kết tinh trong nó so với nước lạnh.

Điểm đóng băng của nước và độ cao có liên quan với nhau không?

Với sự thay đổi áp suất, thường liên quan đến việc ở các độ cao khác nhau, điểm đóng băng của nước bắt đầu khác hoàn toàn so với tiêu chuẩn, đặc trưng của điều kiện bình thường.
Sự kết tinh của nước ở độ cao xảy ra ở các giá trị nhiệt độ sau:

nghịch lý là ở độ cao 1000 m, nước đóng băng ở nhiệt độ 2 độ C;
ở độ cao 2000 mét, điều này đã xảy ra ở 4 độ C.

Nhiệt độ đóng băng cao nhất của nước trên núi được quan sát ở độ cao trên 5.000 nghìn mét (ví dụ, ở dãy núi Fann hoặc dãy Pamirs).

Áp suất ảnh hưởng như thế nào đến quá trình kết tinh của nước?

Hãy thử liên hệ động lực học của sự thay đổi điểm đóng băng của nước với sự thay đổi của áp suất.

Ở áp suất 2 atm, nước sẽ đóng băng ở nhiệt độ -2 độ.
Ở áp suất 3 atm, nhiệt độ -4 độ C nước sẽ bắt đầu đóng băng.

Khi áp suất tăng lên, nhiệt độ đầu của quá trình kết tinh nước giảm, và nhiệt độ sôi tăng lên. Ở áp suất thấp, một hình ảnh đối diện theo đường kính thu được.

Đó là lý do tại sao trong điều kiện núi cao và bầu không khí hiếm, rất khó để nấu cả trứng, vì nước trong nồi đã sôi ở nhiệt độ 80 độ. Rõ ràng là ở nhiệt độ này, đơn giản là không thể nấu chín thức ăn.

Ở áp suất cao, quá trình băng tan dưới lưỡi của giày trượt xảy ra dù ở nhiệt độ rất thấp, nhưng chính nhờ anh mà giày trượt được trên mặt băng.

Sự đóng băng của đường trượt của những chiếc xe trượt tuyết chất đầy tải trong những câu chuyện về Jack London cũng được giải thích theo cách tương tự. Những chiếc xe trượt tuyết nặng nề tạo áp lực lên tuyết khiến tuyết tan chảy. Nước tạo điều kiện cho chúng trượt. Nhưng ngay khi những chiếc xe trượt tuyết dừng lại và nán lại một chỗ lâu tại một chỗ, nước chuyển dời, đóng băng, đóng băng những chiếc xe trượt xuống mặt đường.

Nhiệt độ kết tinh của dung dịch nước

Là một dung môi tuyệt vời, nước dễ dàng phản ứng với các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau, tạo thành một khối lượng các hợp chất hóa học đôi khi bất ngờ. Tất nhiên, mỗi loại sẽ đông cứng ở nhiệt độ khác nhau. Hãy đặt điều này trong một danh sách trực quan.

Điểm đông đặc của hỗn hợp rượu và nước phụ thuộc vào tỷ lệ phần trăm của cả hai thành phần trong đó. Càng thêm nhiều nước vào dung dịch, điểm đóng băng của nó càng gần bằng không. Nếu có nhiều rượu hơn trong dung dịch, quá trình kết tinh sẽ bắt đầu ở các giá trị gần -114 độ.
Điều quan trọng cần biết là dung dịch nước-rượu không có điểm đóng băng cố định. Thông thường chúng nói về nhiệt độ của thời điểm bắt đầu quá trình kết tinh và nhiệt độ của quá trình chuyển đổi cuối cùng sang trạng thái rắn.
Giữa thời điểm bắt đầu hình thành các tinh thể đầu tiên và quá trình đông đặc hoàn toàn của dung dịch rượu nằm một khoảng nhiệt độ là 7 độ. Vì vậy, điểm đóng băng của nước có cồn nồng độ 40% ở giai đoạn đầu là -22,5 độ, và sự chuyển đổi cuối cùng của dung dịch sang pha rắn sẽ xảy ra ở -29,5 độ.

Điểm đóng băng của nước với muối có liên quan chặt chẽ với mức độ mặn của nó: càng nhiều muối trong dung dịch, vị trí của cột thủy ngân càng thấp, nó sẽ đóng băng.

Để đo độ mặn của nước, một đơn vị đặc biệt được sử dụng - "ppm". Vì vậy, chúng tôi nhận thấy rằng điểm đóng băng của nước giảm khi nồng độ muối tăng lên. Hãy giải thích điều này bằng một ví dụ:

Độ mặn của nước đại dương là 35 ppm, trong khi giá trị trung bình của độ đóng băng của nó là 1,9 độ. Độ mặn của nước Biển Đen là 18-20 ppm, vì vậy chúng đóng băng ở nhiệt độ cao hơn trong khoảng -0,9-1,1 độ C.

Điểm đông đặc của nước với đường (đối với dung dịch có nồng độ mol là 0,8) là -1,6 độ.
Điểm đóng băng của nước có tạp chất phần lớn phụ thuộc vào số lượng của chúng và bản chất của các tạp chất tạo nên dung dịch nước.
Điểm đông đặc của nước với glycerin phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch. Dung dịch chứa 80 ml glycerin sẽ đông đặc ở -20 độ, khi hàm lượng glycerol giảm xuống còn 60 ml, quá trình kết tinh sẽ bắt đầu ở -34 độ, và thời điểm bắt đầu đông của dung dịch 20% sẽ là âm 5 độ. Như bạn thấy, không có mối quan hệ tuyến tính nào trong trường hợp này. Để làm đông dung dịch 10% glycerin, nhiệt độ -2 độ là đủ.
Điểm đóng băng của nước với sôđa (có nghĩa là kiềm ăn da hoặc xút ăn da) cho thấy một bức tranh bí ẩn hơn: dung dịch ăn da 44% đóng băng ở +7 độ C và 80% ở + 130.

Nước ngọt đóng băng

Quá trình hình thành băng ở các hồ chứa nước ngọt xảy ra ở một chế độ nhiệt độ hơi khác nhau.

Điểm đóng băng của nước trong hồ, cũng giống như điểm đóng băng của nước trong sông, là 0 độ C. Sự đóng băng của những dòng sông, suối sạch nhất không bắt đầu từ bề mặt mà từ dưới đáy, trên đó có những hạt nhân kết tinh dưới dạng các hạt phù sa dưới đáy. Lúc đầu, các cây thủy sinh và thực vật thủy sinh được bao phủ bởi một lớp băng. Ngay khi lớp băng phía dưới trồi lên bề mặt, dòng sông ngay lập tức bị đóng băng.
Nước đóng băng trên hồ Baikal đôi khi có thể nguội xuống nhiệt độ âm. Điều này chỉ xảy ra ở vùng nước nông; nhiệt độ nước trong trường hợp này có thể là một phần nghìn, và đôi khi là một phần trăm của một độ dưới không.
Nhiệt độ của nước Baikal dưới chính lớp vỏ băng, theo quy luật, không vượt quá +0,2 độ. Ở các lớp thấp hơn, nó tăng dần đến +3,2 ở đáy của vực sâu nhất.

Điểm đông đặc của nước cất

Nước cất có đóng băng không? Nhắc lại rằng để nước đông lại, cần phải có một số trung tâm kết tinh trong đó có thể là bọt khí, các hạt lơ lửng, cũng như làm hỏng thành bình chứa nó.

Nước cất, hoàn toàn không có bất kỳ tạp chất nào, không có hạt nhân kết tinh, và do đó sự đông đặc của nó bắt đầu ở nhiệt độ rất thấp. Điểm đóng băng ban đầu của nước cất là -42 độ. Các nhà khoa học đã cố gắng đạt được độ siêu lạnh của nước cất đến -70 độ.

Nước đã tiếp xúc với nhiệt độ rất thấp nhưng không kết tinh được gọi là "siêu lạnh". Bạn có thể đặt một chai nước cất vào ngăn đá, hạ thân nhiệt và sau đó biểu diễn một mẹo rất hiệu quả - xem video:

Bằng cách gõ nhẹ vào một cái chai được lấy ra khỏi tủ lạnh hoặc bằng cách ném một cục đá nhỏ vào đó, bạn có thể thấy nó biến thành đá ngay lập tức như thế nào, trông giống như những tinh thể dài ra.

Nước cất: chất tinh khiết này có bị đóng băng hay không dưới áp suất? Quá trình như vậy chỉ có thể thực hiện được trong các điều kiện phòng thí nghiệm được tạo ra đặc biệt.

Điểm đóng băng của nước muối

Nước ở biển và đại dương rất khác với nước sông và hồ. Nó có vị mặn - và điều này quyết định nhiều đặc tính của nó. Điểm đóng băng của nước biển cũng phụ thuộc vào yếu tố này. Nó không bằng 0 ° C, như trường hợp của nước ngọt. Để được bao phủ bởi băng, biển cần một lớp băng giá mạnh hơn.

Không thể nói rõ ràng nước biển đóng băng ở nhiệt độ nào, vì chỉ số này phụ thuộc vào mức độ mặn của nó. Ở những nơi khác nhau của đại dương thế giới thì khác.

Mặn nhất là Biển Đỏ. Ở đây nồng độ muối trong nước đạt 41 ‰ (ppm). Lượng muối ít nhất trong vùng biển của Vịnh Baltic là 5 ‰. Ở Biển Đen, con số này là 18 ‰ và ở Địa Trung Hải - 26 ‰. Độ mặn của Biển Azov là 12 ‰. Và nếu chúng ta lấy mức trung bình, độ mặn của biển là 34,7 ‰.

Độ mặn càng cao, nước biển càng phải nguội để trở nên rắn.

Điều này được nhìn thấy rõ ràng từ bảng:

Độ mặn, ‰	Điểm đóng băng, ° C	Độ mặn, ‰	Điểm đóng băng, ° C
0 (nước ngọt)		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

Nơi độ mặn thậm chí còn cao hơn, chẳng hạn như ở Hồ Sivash (100 ‰), Vịnh Kara-Bogaz-Gol (250 ‰), ở Biển Chết (trên 270 ‰), nước chỉ có thể đóng băng với một âm rất lớn - trong trường hợp đầu tiên - ở -6,1 ° C, trong trường hợp thứ hai - dưới -10 ° C.

Đối với chỉ số trung bình cho tất cả các biển, -1,9 ° C có thể được lấy.

Giai đoạn đông lạnh

Rất thú vị khi xem cách nước biển đóng băng. Nó không ngay lập tức được bao phủ bởi một lớp vỏ băng đồng nhất, giống như nước ngọt. Khi một phần của nó biến thành đá (và nó còn tươi), phần còn lại của thể tích thậm chí còn trở nên mặn hơn và cần phải có một lớp sương giá mạnh hơn nữa để đóng băng nó.

Các loại đá

Khi nước biển nguội đi, các loại băng khác nhau hình thành:

bão tuyết;
bùn thải;
kim tiêm;
salo;
bản đồ.

Nếu nước biển chưa đóng băng mà ở rất gần, lúc đó tuyết rơi, không tan khi tiếp xúc với bề mặt mà bị bão hòa với nước và tạo thành một khối nhão nhớt gọi là tuyết. Để đông, cháo này thành cặn, rất nguy hiểm cho tàu gặp bão. Bởi vì nó, boong tàu ngay lập tức được bao phủ bởi một lớp vỏ băng.

Khi nhiệt kế đạt đến điểm cần thiết để đóng băng, kim băng bắt đầu hình thành trong nước biển - các tinh thể ở dạng lăng trụ lục giác rất mỏng. Dùng lưới vớt chúng, rửa sạch muối cho tan, bạn sẽ thấy chúng vô vị.

Đầu tiên, các cây kim phát triển theo chiều ngang, sau đó chúng nằm ở vị trí thẳng đứng và chỉ có phần gốc của chúng được nhìn thấy trên bề mặt. Chúng giống như những đốm mỡ trong món súp nguội. Do đó, nước đá ở giai đoạn này được gọi là mỡ lợn.

Khi trời lạnh hơn nữa, chất béo bắt đầu đông lại và tạo thành lớp vỏ băng, trong suốt và dễ vỡ như thủy tinh. Băng như vậy được gọi là nilas, hoặc chai. Nó có vị mặn, mặc dù nó được hình thành từ kim không men. Thực tế là trong quá trình đóng băng, những chiếc kim sẽ thu những giọt nước muối nhỏ nhất xung quanh.

Chỉ ở những vùng biển mới có hiện tượng như băng trôi. Nó phát sinh do nước ở đây nguội nhanh hơn ngoài khơi. Băng hình thành ở đó đóng băng đến rìa ven biển, đó là lý do tại sao nó được gọi là băng nhanh. Khi băng giá gia tăng trong thời tiết lặng gió, nó nhanh chóng chiếm lấy các vùng lãnh thổ mới, đôi khi có chiều rộng lên tới hàng chục km. Nhưng ngay khi có gió mạnh nổi lên, băng nhanh chóng bắt đầu vỡ thành nhiều mảnh với nhiều kích cỡ khác nhau. Những tảng băng này, thường rất lớn (cánh đồng băng), được mang theo gió và dòng điện đi khắp biển, gây ra sự cố cho tàu bè.

Nhiệt độ nóng chảy

Băng biển không tan chảy ở cùng nhiệt độ mà nước biển đóng băng như người ta vẫn nghĩ. Nó ít mặn hơn (trung bình 4 lần), vì vậy quá trình chuyển đổi trở lại thành chất lỏng bắt đầu sớm hơn so với mức này. Nếu điểm đóng băng trung bình của nước biển là -1,9 ° C, thì nhiệt độ nóng chảy trung bình của băng hình thành từ nó là -2,3 ° C.

Nước muối đóng băng: Video

Đọc thêm

Cách chưng cất nước máy
Bạn biết gì về nhiệt độ sôi của nước?
Nước biển ảnh hưởng đến tóc như thế nào?