Вода не замерзает при минусовой температуре
Да, может. Температура замерзания воды падает ниже нуля градусов по Цельсию, если вы оказываете на неё давление. И не только.
Это может произойти несколькими способами. Рассмотрим их далее.
Давление
Прежде всего, фаза материала (будь то газ, жидкость или твёрдое вещество) сильно зависит как от его температуры, так и от давления.
Для большинства жидкостей давление поднимает температуру, при которой жидкость замерзает. Твёрдое тело образуется, когда свободные молекулы жидкости становятся достаточно медленными и достаточно близко располагаются друг к другу, чтобы сформировать стабильные связи, которые закрепляют их на месте. Когда мы оказываем давление на жидкость, мы заставляем молекулы сближаться. Поэтому они могут образовывать стабильные облигации и стать твёрдыми при более высокой температуре, чем температура замерзания при стандартном давлении.
Однако вода несколько уникальна.
Молекулы воды распространяются, когда они связываются в твёрдую кристаллическую структуру. Это действие делает лёд менее плотным, чем жидкостная вода, поэтому лёд плавает, а не тонет. Это действие молекул воды при замерзании также означает, что давление воды понижает температуру замерзания. Если вы примените достаточное давление (что затрудняет распространение молекул воды в твёрдую структуру), вы можете получить жидкую воду на несколько градусов ниже нуля градусов по Цельсию.
Добавки
Даже без давления вы можете получить жидкую воду при минусовой температуре, используя добавки. Такие добавки, как соль, могут помешать сформировать твёрдое тело и понизить температуру замерзания воды.
Соль состоит из сильных ионов натрия и хлора. Растворённые в воде, молекулы воды присоединяются к ионам соли, и поэтому не замерзают как охотно. По мере того, как вы добавляете больше соли в воду, точка замерзания продолжает падать, пока вода не достигнет насыщения и не сможет удерживать соль.
Если добавить достаточное количество соли, температура замерзания воды может упасть до -21 градуса Цельсия.
Этот факт означает, что вода при температуре -21 градус Цельсии может всё ещё быть жидкой (с достаточным количеством соли).
Это мощное свойство соли можно также использовать для того, чтобы дать льду превратиться обратно в воду. Посыпание солью ледяных тротуаров снижает температуру замерзания льда ниже температуры окружающей среды, и лёд тает.
Но посыпать солью обледеневшие дорожки не поможет, если температура окружающей среды ниже -21 градуса по Цельсию.
Воздействие соли на точку замерзания воды также оказывает глубокое воздействие на океаны Земли.
Другие методы. Переохлаждённая вода
Даже если вы не применяете давление и ничего не добавляете в воду, вы всё равно можете иметь жидкую воду при температуре ниже нуля градусов по Цельсию.
Для того, чтобы вода замёрзла до льда, ей нужно замёрзнуть, чтобы начать процесс. Эти отправные точки называются «центрами нуклеации». В большинстве случаев немного пыли, примесей или даже небольшие колебания в воде обеспечивают центры зарождения для замерзания воды. Но если ваша вода очень чистая и неподвижная, молекулам воды не на что кристаллизоваться. В результате вы можете охладить очень чистую воду ниже нуля градусов по Цельсию без замерзания.
Вода в таком состоянии называется «переохлаждённой».
Чистую воду можно переохладить до около -40 градус Цельсия.
Переохлаждённая вода удерживается от замерзания только отсутствием центров зарождения. Поэтому, как только появятся центры нуклеации (что может произойти от простой вибрации), супер-охлаждённая вода быстро замерзает.
Ледяной дождь — это естественный пример переохлаждённой жидкой воды. Как только дождь попадает на объект на поверхности Земли, объект обеспечивает центры нуклеации, и дождь замерзает до льда.
Север замерз первым
С детства каждый помнит, что вода замерзает при температуре 0 градусов по Цельсию. Возможно, кто-то слышал и о том, что чистая пресная вода в очень чистом сосуде может находиться в жидком состоянии и при отрицательных температурах. Ученые в своих опытах доходили до температуры минус 40 градусов по Цельсию. Вода в жидком виде при отрицательной температуре носит название «переохлажденной», и при этом она находится в очень неустойчивом состоянии:
стоит появиться хоть одной посторонней частице, вокруг которой может образоваться кристалл льда, как тут же вся вода замерзает.
Пипл хлебает
Группа ученых из института имени Вейцмана (Израиль) под руководством Игоря Любомирского выяснила, что переохлажденная вода замерзает при различных температурах в зависимости от того, положительно или отрицательно заряжена поверхность, с которой соприкасается вода. Соответствующая работа опубликована в журнале Science.
Основным предметом исследования израильских ученых стали пироэлектрические (обладающие поляризацией в отсутствие внешних воздействий) аморфные (не имеющие упорядоченной кристаллической структуры) твердые тела. Однажды Игорь Любомирский обнаружил, что если вода контактирует с поверхностью из подобного материала, то температура замерзания воды зависит от заряда поверхности.
Отрицательный заряд понижал температуру замерзания, а положительный повышал ее.
Обратив внимание на этот факт, ученые решили подробнее исследовать его. Используя мощные микроскопы, Игорь Любомирский и коллеги обнаружили, что капельки воды на кристаллах танталата лития (LiTaO3) и тонких пленках из титаната стронция (SrTiO3) замерзают при температуре -11 градусов. С изменением заряда с отрицательного на положительный температура замерзания повышалась на несколько градусов.
Рентген засветил СПИД
Используя метод рентгеноструктурного анализа, исследователи отметили, что положительно заряженные поверхности вызывают начало замерзания переохлажденной воды на границе «поверхность – вода», тогда как отрицательно заряженные поверхности влекут начало замерзания на поверхности «вода – воздух».
Комментируя свою работу, Игорь Любомирский признается, что не знает, почему изменение заряда так меняет свойства воды. «То, что мы теперь знаем, дает нам очень, очень, очень хорошую тему для размышлений», — приводит слова ученого National Public Radio.
Возможность контролировать температуру замерзания переохлажденной воды может быть весьма актуальной.
В частности, результаты работы израильских ученых могут найти свое применение в актуальных областях исследований:
— выживание холоднокровных животных;
— криоконсервация (методы хранения органов, тканей или отдельных клеток при пониженной температуре);
— защита сельскохозяйственных культур от замерзания;
— «посев» облаков (то есть целенаправленное изменение погоды для создания дождя в засушливых местах или вызывание дождя с целью уменьшения вероятности града).
«Ты тот, кем ты сам хочешь быть»
Юлия Альбертовна Солнцева
Сергей Анатольевич Шамшурин
Михаил Геннадьевич Гордеев
Дарья Владимировна Парфенова
«Человек не может по-настоящему усовершенствоваться, если не помогает усовершенствоваться другим. Чарльз Диккенс»
Борис Николаевич Мыльников
«Никогда не мстите подлым людям. Просто станьте Счастливыми. Они этого не переживут»
Специалист по интернет-маркетингу
Иван Петрович Логинов
Айгерим Арыстанкызы Абдулла
Поднять запись
Ксения Андреевна Мухина
«Люди заботятся о своем здоровье. Люди курят легкие сигареты.»
Ксения Андреевна Мухина
«Люди заботятся о своем здоровье. Люди курят легкие сигареты.»
Опубликовала Ксения Андреевна Мухина 28.05.2013 в 10:35
1. Знаете, что будет, если взять замерзшую чистую воду и продолжить охлаждение? С водой произойдут чудесные превращения. При минус 120 градусах по Цельсию вода становится сверхвязкой или тягучей, а при температуре ниже минус 135 градусов она превращается в «стеклянную» воду. «Стеклянная» вода – это твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура, как в стекле.
2. Все знают, что застывает вода при «нуле» градусов по Цельсию, а закипает – при «ста». Однако мало кто знает, что бывает так называемое «сверхохлаждение» воды. Это свойство имеет очищенная вода (т.е. без примесей), которая при охлаждении ниже, чем точка замерзания, остается жидкой.
3. Известно, что вода имеет такие состояния как – «твердое», – «жидкое», – «газообразное». Но ученым известны 14 состояний воды в замерзшем виде и 5 состояний – в жидком.
4. Как Вы думаете, какая вода быстрее превратится в лед: горячая или холодная? Если рассуждать логически, то, конечно, холодная. Ведь горячей нужно сначала остыть, а потом уже замерзнуть, а вот холодной остывать не нужно. Однако опыты показывают, что в лед быстрее превращается именно горячая вода. Точного ответа на вопрос, почему все-таки горячая вода замерзает быстрее холодной, до сих пор не существует. Возможно, дело в разнице в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо причина в воздействии разжиженных газов на горячую и холодную воду.
5. По данным ЮНЕСКО, самая чистая вода находится в Финляндии. Всего в исследовании свежей природной воды принимало участие 122 страны. При этом 1 млрд людей по всему миру вообще не имеет доступа к безопасной воде.
6. Вода может быть бесплатной, а может быть и очень дорогой. Самая дорогая в мире вода продается в Лос-Анджелесе. Производители упаковывают драгоценную жидкость со сбалансированным вкусом и значением ph в бутылки со стразами «Swarovski». Стоит такая вода 90 $ за 1 л.
7. Вода подвержена энергетическому влиянию. Если оно положительное (благодарность, любовь, прощение и т.д.) – вода обладает благотворным воздействием и целебными свойствами. Если влияние отрицательное (зло, обида, ненависть) – вода становится “мертвой”.
8. Примерно 70% нашей планеты покрыто водой. И только 1% из этой воды пригоден для питья.
9. Вода – основа жизни. Все животные и растения состоят из воды: животные – на 75%, рыбы – на 75%, медузы – на 99%, картофель – на 76%, яблоки – на 85%, помидоры – на 90%, огурцы – на 95%, арбузы – на 96%. Даже человек состоит из воды. 86% воды содержится в теле у новорожденного и до 50% – у пожилых людей.
10. Существует и опасная вода. Так, например, в Азербайджане есть вода, в которой много метана, поэтому она может загореться, если поднести к ней спичку. А на Сицилии в одном из озер есть подводные источники кислоты, которые отравляют всю воду в этом водоеме.
Источник
Может ли вода оставаться жидкой при температуре ниже нуля?
Да, может. Температура замерзания воды падает ниже нуля градусов по Цельсию, если вы оказываете на неё давление. И не только.
Это может произойти несколькими способами. Рассмотрим их далее.
Давление
Прежде всего, фаза материала (будь то газ, жидкость или твёрдое вещество) сильно зависит как от его температуры, так и от давления.
Для большинства жидкостей давление поднимает температуру, при которой жидкость замерзает. Твёрдое тело образуется, когда свободные молекулы жидкости становятся достаточно медленными и достаточно близко располагаются друг к другу, чтобы сформировать стабильные связи, которые закрепляют их на месте. Когда мы оказываем давление на жидкость, мы заставляем молекулы сближаться. Поэтому они могут образовывать стабильные облигации и стать твёрдыми при более высокой температуре, чем температура замерзания при стандартном давлении.
Однако вода несколько уникальна.
Молекулы воды распространяются, когда они связываются в твёрдую кристаллическую структуру. Это действие делает лёд менее плотным, чем жидкостная вода, поэтому лёд плавает, а не тонет. Это действие молекул воды при замерзании также означает, что давление воды понижает температуру замерзания. Если вы примените достаточное давление (что затрудняет распространение молекул воды в твёрдую структуру), вы можете получить жидкую воду на несколько градусов ниже нуля градусов по Цельсию.
Добавки
Даже без давления вы можете получить жидкую воду при минусовой температуре, используя добавки. Такие добавки, как соль, могут помешать сформировать твёрдое тело и понизить температуру замерзания воды.
Соль состоит из сильных ионов натрия и хлора. Растворённые в воде, молекулы воды присоединяются к ионам соли, и поэтому не замерзают как охотно. По мере того, как вы добавляете больше соли в воду, точка замерзания продолжает падать, пока вода не достигнет насыщения и не сможет удерживать соль.
Если добавить достаточное количество соли, температура замерзания воды может упасть до -21 градуса Цельсия.
Этот факт означает, что вода при температуре -21 градус Цельсии может всё ещё быть жидкой (с достаточным количеством соли).
Это мощное свойство соли можно также использовать для того, чтобы дать льду превратиться обратно в воду. Посыпание солью ледяных тротуаров снижает температуру замерзания льда ниже температуры окружающей среды, и лёд тает.
Но посыпать солью обледеневшие дорожки не поможет, если температура окружающей среды ниже -21 градуса по Цельсию.
Воздействие соли на точку замерзания воды также оказывает глубокое воздействие на океаны Земли.
Другие методы. Переохлаждённая вода
Даже если вы не применяете давление и ничего не добавляете в воду, вы всё равно можете иметь жидкую воду при температуре ниже нуля градусов по Цельсию.
Для того, чтобы вода замёрзла до льда, ей нужно замёрзнуть, чтобы начать процесс. Эти отправные точки называются «центрами нуклеации». В большинстве случаев немного пыли, примесей или даже небольшие колебания в воде обеспечивают центры зарождения для замерзания воды. Но если ваша вода очень чистая и неподвижная, молекулам воды не на что кристаллизоваться. В результате вы можете охладить очень чистую воду ниже нуля градусов по Цельсию без замерзания.
Вода в таком состоянии называется «переохлаждённой».
Чистую воду можно переохладить до около -40 градус Цельсия.
Переохлаждённая вода удерживается от замерзания только отсутствием центров зарождения. Поэтому, как только появятся центры нуклеации (что может произойти от простой вибрации), супер-охлаждённая вода быстро замерзает.
Ледяной дождь — это естественный пример переохлаждённой жидкой воды. Как только дождь попадает на объект на поверхности Земли, объект обеспечивает центры нуклеации, и дождь замерзает до льда.
Какой обьект обеспечивает какие центры нуклеации? Что спрятано за этими терминами? — незнание!
Источник
