3.2. HAVIS

Alla våra hav, med sällsynta undantag, är täckta med is av varierande tjocklek på vintern. I detta avseende blir navigeringen i en del av havet svår under den kalla halvan av året, medan den i en annan stannar upp och kan endast utföras med hjälp av isbrytare. Frysning av havet stör således den normala driften av flottan och hamnarna. För mer kvalificerad drift av flottan, hamnar och offshorestrukturer krävs därför viss kunskap fysiska egenskaper havsis.

Havsvatten har, till skillnad från sötvatten, ingen specifik fryspunkt. Temperaturen vid vilken iskristaller (isnålar) börjar bildas beror på salthalten i havsvattnet S. Det har experimentellt fastställts att havsvattens frystemperatur kan bestämmas (beräknas) med formeln: t 3 = -0,0545S. Vid en salthalt på 24,7 % är fryspunkten lika med temperaturen för den högsta densiteten av havsvatten (-1,33°C). Denna omständighet (havsvattnets egenskap) gjorde det möjligt att dela havsvatten i två grupper efter salthaltsgraden. Vatten med en salthalt under 24,7 % kallas bräckt och når vid kylning först temperaturen med högsta densitet och fryser sedan, d.v.s. beter sig som sötvatten, som har en temperatur med högsta densitet på 4° C. Vatten med en salthalt på mer än 24,7°/00 kallas havsvatten.

Temperaturen vid högsta densitet är under fryspunkten. Detta leder till förekomsten av konvektiv blandning, vilket fördröjer frysningen av havsvatten. Frysningen bromsas också på grund av försaltning av vattenytans ytskikt, vilket observeras när is uppstår, eftersom när vatten fryser förblir endast en del av de lösta salterna i isen, medan en betydande del av dem finns kvar i vattnet. , vilket ökar dess salthalt, och därför, och tätheten av ytskiktet av vatten, vilket sänker fryspunkten. Genomsnittlig salthalt havsis fyra gånger lägre salthalt i vattnet.

Hur bildas is i havsvatten med en salthalt på 35°/00 och en fryspunkt på -1,91°C? Efter att ytskiktet av vatten har svalnat till den temperatur som anges ovan kommer dess densitet att öka och vattnet kommer att sjunka ner, och varmare vatten från det underliggande lagret kommer att stiga upp. Omrörningen kommer att fortsätta tills temperaturen på hela vattenmassan i det övre aktiva lagret sjunker till -1,91 °C. Sedan, efter en viss underkylning av vattnet under fryspunkten, börjar iskristaller (isnålar) uppträda. yta.

Isnålar bildas inte bara på havsytan, utan genom hela det blandade lagrets tjocklek. Gradvis fryser isnålarna ihop och bildar isfläckar på havsytan som liknar fruset vatten till utseendet. salo. Till färgen skiljer det sig inte mycket från vatten.

När snö faller på havets yta accelererar isbildningsprocessen, eftersom ytskiktet avsaltas och kyls, dessutom införs färdiga kristallisationskärnor (snöflingor) i vattnet. Om vattentemperaturen är under 0°C så smälter inte snön utan bildar en trögflytande mosig massa som kallas snöig. Späck och snö slås i bitar under påverkan av vind och vågor vit, ringde slam. Med ytterligare packning och frysning av de ursprungliga typerna av is (isnålar, fett, slask, snöslask) bildas en tunn, elastisk isskorpa på havsytan, som lätt böjs i vågen och, när den komprimeras, bildar taggiga lager som kallas Nilas. Nilas har en matt yta och en tjocklek på upp till 10 cm, och är uppdelad i mörka (upp till 5 cm) och ljusa (5-10 cm) nilas.

Om havets ytskikt är starkt avsaltat, då med ytterligare kylning av vattnet och ett lugnt tillstånd i havet, som ett resultat av direkt frysning eller från isfett, täcks havets yta med en tunn glänsande skorpa som kallas flaska. Flaskan är transparent, som glas, lätt bryts av vind eller vågor, dess tjocklek är upp till 5 cm.

På en lätt våg av isfett, slask eller snö samt till följd av att flaska och nilas har gått sönder under en stor dyning, s.k. pannkaksis. Den har en övervägande rund form, från 30 cm till 3 m i diameter och upp till cirka 10 cm i tjocklek, med upphöjda kanter på grund av isflakens inverkan mot varandra.

I de flesta fall börjar isbildning nära kusten med uppkomsten av banker (deras bredd är 100-200 m från kusten), som gradvis sprider sig ut i havet förvandlas till snabbis Strängar och fastis avser fast is, det vill säga is som bildas och förblir stillastående längs kusten, där den är fäst vid en strand, en isvägg eller en isbarriär.

Ovansida ung is i de flesta fall, slät eller lätt vågig, den nedre är tvärtom väldigt ojämn och i vissa fall (i avsaknad av strömmar) ser ut som en borste gjord av iskristaller. Under vintern ökar tjockleken på den unga isen gradvis, dess yta är täckt av snö och färgen på grund av flödet av saltlake från den ändras från grå till vit. Ung is 10-15 cm tjock kallas grå och 15-30 cm tjock - gråvit. Med ytterligare ökning av istjockleken blir isen vit. Havsis som hållit en vinter och har en tjocklek på 30 cm till 2 m brukar kallas vit. första års is, som är uppdelad i tunn(tjocklek från 30 till 70 cm), genomsnitt(från 70 till 120 cm) och tjock(mer än 120 cm).

I områden i världshavet där isen inte hinner smälta över sommaren och från början av nästa vinter börjar växa igen och i slutet av den andra vintern ökar dess tjocklek och är redan mer än 2 m, kallas två år gammal is. Is som har funnits i mer än två år kallas perenn, dess tjocklek är mer än 3 m Den har en grönblå färg, och med en stor blandning av snö och luftbubblor har den en vitaktig färg, glasaktigt utseende. Med tiden får avsaltad och komprimerad flerårig is en blå färg. Baserat på deras rörlighet delas havsisen in i stationär is (fast is) och drivis.

Drivis är indelad i: pannkaksis, isfält, krossad is(en bit havsis som är mindre än 20 m bred), riven is(is som är mindre än 2 m i diameter), inte så(en stor hummock eller en grupp av hummocks frysta ihop, upp till 5 m högt över havet), frostig(isbitar frusna i ett isfält), isgröt(en ansamling av drivande is som består av fragment av andra former av is som inte är mer än 2 m i diameter). I sin tur är isfält, beroende på deras horisontella dimensioner, uppdelade i:

Jätte isfält, mer än 10 km tvärs över;

Vidsträckta isfält, från 2 till 10 km tvärs över;

Stora isfält, från 500 till 2000 m tvärs över;

Fragment av isfält, från 100 till 500 m i diameter;

Grov is, från 20 till 100 m i diameter.

En mycket viktig egenskap för sjöfarten är koncentrationen av drivis. Koncentration förstås som förhållandet mellan arean av havsytan som faktiskt är täckt med is och den totala arean av havsytan på vilken drivis är belägen, uttryckt i tiondelar.

I Sovjetunionen antogs en 10-gradig iskoncentrationsskala (1 poäng motsvarar 10 % av det istäckta området), i vissa främmande länder(Kanada, USA) -8 poäng.

När det gäller dess koncentration karakteriseras drivande is enligt följande:

1. Komprimerad drivis. Drivis med en koncentration på 10/10 (8/8) och inget vatten synligt.

2. Fryst fast is. Drivis med en koncentration på 10/10 (8/8) och isflak frusna tillsammans.

3. Mycket kompakt is. Drivis, vars koncentration är större än 9/10, men mindre än 10/10 (från 7/8 till 8/8).

4. Fast is. Drivande is, med en koncentration av 7/10 till 8/10 (6/8 till 7/8), bestående av isflak, varav de flesta är i kontakt med varandra.

5. Tunn is. Drivande is, vars koncentration sträcker sig från 4/10 till 6/10 (från 3/8 till 6/8), med ett stort antal isflak berör vanligtvis inte varandra.

6. Sällsynt is. Drivande is där koncentrationen är 1/10 till 3/10 (1/8 till 3/8) och ett vidsträckt klart vatten dominerar isen.

7. Enskilda isflak. Ett stort vattenområde som innehåller havsis med en koncentration på mindre än 1/10 (1/8). I fullständig frånvaro av is bör detta område kallas rent vatten.

Drivande is är i konstant rörelse under inverkan av vind och strömmar. Varje förändring i vinden över ett område som är täckt med drivande is orsakar förändringar i fördelningen av is: ju starkare och längre vindverkan desto större förändring.

Långtidsobservationer av vinddriften hos packad is har visat att isdriften är direkt beroende av vinden som orsakade den, nämligen: isdriftens riktning avviker från vindriktningen med ungefär 30° åt höger på norra halvklotet, och till vänster på södra halvklotet är avdriftshastigheten relaterad till en vindhastighet på en vindkoefficient på ungefär 0,02 (r = 0,02).

I tabell Figur 5 visar de beräknade värdena för isdrifthastighet beroende på vindhastighet.

Tabell 5

Driften av enskilda isflak (små isberg, deras fragment och små isfält) skiljer sig från drivningen av konsoliderad is. Dess hastighet är högre, eftersom vindkoefficienten ökar från 0,03 till 0,10.

Rörelsehastigheten för isberg (i Nordatlanten) med friska vindar varierar från 0,1 till 0,7 knop. När det gäller avvikelsens vinkel för deras rörelse från vindens riktning är den 30-40°.

Utövningen av isnavigering har visat att oberoende navigering av ett vanligt sjöfartyg är möjlig när koncentrationen av drivande is är 5-6 punkter. För stora fartyg med svagt skrov och för gamla fartyg är sammanhållningsgränsen 5 poäng, för medelstora fartyg i gott skick - 6 poäng. För isklassfartyg kan denna gräns ökas till 7 poäng och för isbrytande transportfartyg - till 8-9 poäng. De angivna gränserna för permeabiliteten för drivande is härleds från praxis för medeltung is. Vid segling i tung flerårsis bör dessa gränser minskas med 1-2 poäng. Med god sikt är navigering i iskoncentrationer upp till 3 poäng möjlig för fartyg av alla klasser.

Om du behöver navigera genom ett havsområde täckt av drivande is måste du tänka på att det är lättare och säkrare att ta sig in i iskanten mot vinden. Att gå in i is med medvind eller sidvind är farligt, eftersom det skapas förutsättningar för att hopa sig på isen, vilket kan leda till skador på sidan av fartyget eller dess länsdel.

Fram
Innehållsförteckning
Tillbaka

Experiment med is för barn är alltid intressanta. Genom att experimentera tillsammans med Vlad gjorde jag till och med flera upptäckter för mig själv.

Idag hittar vi svar på följande frågor:

• Hur beter sig vatten när det fryser?
• vad händer om du fryser saltvatten?
• kommer en päls värma isen?
• och några andra...

Frysande vatten

Vattnet expanderar när det fryser. Bilden visar ett glas fruset vatten. Man kan se att isen har stigit i en tuberkel. Vatten fryser inte jämnt. Inledningsvis dyker is upp vid glasets väggar och fyller gradvis hela kärlet. I vatten rör sig molekyler slumpmässigt, så det tar formen av kärlet som det hälls i. Is har en klar kristallstruktur, medan avstånden mellan ismolekyler är större än mellan vattenmolekyler, så is tar upp mer plats än vatten, det vill säga den expanderar.

Fryser saltvatten?

Ju saltare vattnet är, desto lägre fryspunkt. För experimentet tog vi två glas - ett med färskvatten (märkt med bokstaven B), det andra med mycket salt vatten (märkt med bokstäverna B + C).

Efter att ha stått i frysen hela natten frös saltvattnet fortfarande inte, utan det bildades iskristaller i glaset. Färskt vatten blev till is. Medan jag manipulerade med koppar och saltlösningar skapade Vladik sitt oplanerade experiment.

Jag hällde vatten och vegetabilisk olja i en mugg och lade den tyst i frysen. Dagen efter hittade jag en mugg fylld med is och grumlig olja som flöt runt. Vi drar slutsatsen att olika vätskor har olika fryspunkter.

Saltvattnet i frysen fryser inte, men vad händer om du strör salt på isen? Låt oss kolla.

Experiment med is och salt

Låt oss ta två isbitar. Vi kommer att strö en av dem med salt och lämna den andra för jämförelse. Salt tär på isen och skapar spår och passager i isbiten. Som väntat smälte isbiten beströdd med salt mycket snabbare. Det är därför gatstädare strö över stigarna med salt på vintern. Om du strö salt på is kan du inte bara se det smälta, utan också rita lite!

Vi frös en stor isbit och strödde den med salt, tog penslar och akvarellfärger och började skapa skönhet. Den äldsta sonen applicerade färg på isen med en pensel, och den yngre sonen applicerade den med händerna.

Vår erfarna kreativitet förenar hela familjen, så Makarushkas penna kom in i kameralinsen!

Makar och Vlad är mycket de gillar att frysa allt . Ibland ligger det helt oväntade saker i frysen.

Jag drömde om att göra den här upplevelsen sedan barnsben, men min mamma hade ingen päls, och många Allt jag behövde var en päls och inga substitut! Min älskade köpte mig en päls, och nu presenterar jag för din uppmärksamhet denna underbara upplevelse. I början kunde jag inte föreställa mig hur man kunde bestämma sig för att slå in glass i en päls, även om jag verkligen ville experimentera. Och om experimentet misslyckas, hur man tvättar det senare. Eh, det var eller var det inte!..

Jag la glassen i påsar :) Jag slog in den i en päls och började vänta. Hurra, allt är bra! Pälsen var intakt, och glassen smälte mycket mindre än kontrollprovet som stod bredvid utan päls.

Vad härligt det är att vara vuxen, ha en päls och göra alla möjliga barndomsexperiment!

Barn älskar att måla och dekorera. Färgad is ger många positiva känslor och låter barn utveckla kreativitet. Erfarenheterna är inte bara ljusa och lärorika, utan också användbara. Jag ger dig recept på ännu mer ljusa experiment för barn nu. Ladda ner en användbar samling experiment för ditt hemlaboratorium - "Experiment med vatten". Skriv i kommentarerna din feedback om upplevelser och önskemål: vilka upplevelser skulle du vilja se på sidorna på vår webbplats. Vetenskap är kul, trots allt.

Din Galina Kuzmina

Tabellen visar de termofysiska egenskaperna hos en lösning av kalciumklorid CaCl 2 beroende på temperatur och saltkoncentration: lösningens specifik värmekapacitet, värmeledningsförmåga, viskositet vattenlösningar, deras termiska diffusivitet och Prandtl-tal. Koncentrationen av CaCl2-salt i lösningen är från 9,4 till 29,9%. Temperaturen vid vilken egenskaperna anges bestäms av salthalten i lösningen och sträcker sig från -55 till 20°C.

Kalciumklorid CaCl 2 får inte frysa till en temperatur på minus 55°C. För att uppnå denna effekt måste saltkoncentrationen i lösningen vara 29,9%, och dess densitet kommer att vara 1286 kg/m 3.

Med ökande saltkoncentration i en lösning ökar inte bara dess densitet, utan också sådana termofysiska egenskaper som dynamiska och kinematisk viskositet vattenlösningar, samt Prandtl-talet. Till exempel, dynamisk viskositet för CaCl2-lösning med en saltkoncentration på 9,4% vid en temperatur av 20°C är lika med 0,001236 Pa s, och när koncentrationen av kalciumklorid i lösningen ökar till 30%, ökar dess dynamiska viskositet till ett värde av 0,003511 Pa s.

Det bör noteras att viskositeten hos vattenlösningar av detta salt är starkast påverkad av temperaturen. När en kalciumkloridlösning kyls från 20 till -55°C kan dess dynamiska viskositet öka med 18 gånger och dess kinematiska viskositet med 25 gånger.

Följande ges termofysiska egenskaper hos CaCl2-lösning:

• kg/m3;
• frystemperatur °C;
• dynamisk viskositet för vattenlösningar, Pa s;
• Prandtl nummer.

Densitet av kalciumkloridlösning CaCl 2 beroende på temperatur

Tabellen visar densitetsvärdena för kalciumkloridlösning CaCl 2 av olika koncentrationer beroende på temperatur.
Koncentrationen av kalciumklorid CaCl2 i lösning är från 15 till 30 % vid en temperatur från -30 till 15°C. Densiteten hos en vattenhaltig lösning av kalciumklorid ökar när temperaturen på lösningen minskar och saltkoncentrationen i den ökar.

Värmeledningsförmåga för CaCl 2-lösning beroende på temperatur

Tabellen visar värmeledningsförmågan för en lösning av kalciumklorid CaCl 2 av olika koncentrationer vid negativa temperaturer.
Koncentrationen av CaCl2-salt i lösning är från 0,1 till 37,3 % vid en temperatur från -20 till 0°C. När koncentrationen av salt i en lösning ökar, minskar dess värmeledningsförmåga.

Värmekapacitet för CaCl2-lösning vid 0°C

Tabellen visar massvärmekapaciteten för kalciumkloridlösning CaCl 2 av olika koncentrationer vid 0°C. Koncentrationen av CaCl2-salt i lösningen är från 0,1 till 37,3%. Det bör noteras att med ökande saltkoncentration i lösningen minskar dess värmekapacitet.

Fryspunkt för lösningar av salter NaCl och CaCl 2

Tabellen visar frystemperaturen för lösningar av natriumkloridsalter NaCl och kalcium CaCl 2 beroende på saltkoncentrationen. Saltkoncentrationen i lösningen är från 0,1 till 37,3 %. En saltlösnings fryspunkt bestäms av saltkoncentrationen i lösning och för natriumklorid kan NaCl nå ett värde på minus 21,2°C för en eutektisk lösning.

Det bör noteras att natriumkloridlösning får inte frysa till en temperatur på minus 21,2°C, och en lösning av kalciumklorid fryser inte vid temperaturer upp till minus 55°C.

Densitet av NaCl-lösning beroende på temperatur

Tabellen visar densitetsvärdena för natriumklorid NaCl-lösning av olika koncentrationer beroende på temperatur.
Koncentrationen av NaCl-salt i lösningen är från 10 till 25 %. Lösningens densitetsvärden anges vid temperaturer från -15 till 15°C.

Värmeledningsförmåga hos NaCl-lösning beroende på temperatur

Tabellen visar värmeledningsförmågan för en lösning av natriumklorid NaCl i olika koncentrationer vid negativa temperaturer.
Koncentrationen av NaCl-salt i lösningen är från 0,1 till 26,3 % vid en temperatur från -15 till 0°C. Tabellen visar att värmeledningsförmågan för en vattenlösning av natriumklorid minskar när koncentrationen av salt i lösningen ökar.

Specifik värmekapacitet för NaCl-lösning vid 0°C

Tabellen visar den massaspecifika värmekapaciteten för en vattenlösning av natriumklorid NaCl med olika koncentrationer vid 0°C. Koncentrationen av NaCl-salt i lösningen är från 0,1 till 26,3 %. Tabellen visar att med ökande saltkoncentration i lösningen minskar dess värmekapacitet.

Termofysiska egenskaper hos NaCl-lösning

Tabellen visar de termofysiska egenskaperna hos en lösning av natriumklorid NaCl beroende på temperatur och saltkoncentration. Koncentrationen av natriumklorid NaCl i lösning är från 7 till 23,1 %. Det bör noteras att när en vattenhaltig lösning av natriumklorid kyls, ändras dess specifika värmekapacitet något, den termiska konduktiviteten minskar och lösningens viskositet ökar.

Följande ges termofysiska egenskaper hos NaCl-lösning:

• lösningens densitet, kg/m3;
• frystemperatur °C;
• specifik (massa) värmekapacitet, kJ/(kg grader);
• värmeledningskoefficient, W/(m deg);
• dynamisk viskositet för lösningen, Pa s;
• kinematisk viskositet för lösningen, m 2 /s;
• termisk diffusivitetskoefficient, m 2 /s;
• Prandtl nummer.

Densitet av lösningar av natriumklorid NaCl och kalcium CaCl 2 beroende på koncentration vid 15°C

Tabellen visar densitetsvärdena för lösningar av natriumklorid NaCl och kalcium CaCl 2 beroende på koncentrationen. Koncentrationen av NaCl-salt i lösningen är från 0,1 till 26,3 % vid en lösningstemperatur av 15°C. Koncentrationen av kalciumklorid CaCl2 i lösningen sträcker sig från 0,1 till 37,3 % vid en temperatur av 15°C. Densiteten av natrium- och kalciumkloridlösningar ökar med ökande salthalt.

Volymexpansionskoefficient för lösningar av natriumklorid NaCl och kalcium CaCl 2

Tabellen ger värdena för den genomsnittliga volymetriska expansionskoefficienten för vattenlösningar av natriumklorid NaCl och kalcium CaCl 2 beroende på koncentration och temperatur.
Den volymetriska expansionskoefficienten för en NaCl-saltlösning anges vid en temperatur från -20 till 20°C.
Den volymetriska expansionskoefficienten för en CaCl2-kloridlösning presenteras vid temperaturer från -30 till 20°C.

Källor:

1. Danilova G.N. et al. Samling av problem med värmeöverföringsprocesser inom livsmedels- och kylindustrin. M.: Livsmedelsindustri, 1976. - 240 sid.

Vid vilken temperatur fryser vattnet? Det verkar - enkel fråga, vilket även ett barn kan svara på: fryspunkten för vatten vid normalt atmosfärstryck på 760 mm Hg är noll grader Celsius.

Men vatten (trots dess extremt breda spridning på vår planet) är det mest mystiska och ofullständigt studerade ämnet, så svaret på denna fråga kräver en detaljerad och motiverad konversation.

• I Ryssland och Europa mäts temperaturen mest på Celsiusskalan högt värde som har ett märke på 100 grader.
• Den amerikanske vetenskapsmannen Fahrenheit utvecklade sin egen skala med 180 divisioner.
• Det finns en annan enhet för temperaturmätning - kelvinen, uppkallad efter den engelske fysikern Thomson, som fick titeln Lord Kelvin.

Förhållanden och typer av vatten

Vatten på planeten Jorden kan ha tre huvudtillstånd av aggregation: flytande, fast och gasformig, som kan omvandlas till olika former som samtidigt existerar med varandra (isberg i havsvatten, vattenånga och iskristaller i moln på himlen, glaciärer och fritt strömmande floder).

Beroende på egenskaperna för ursprung, syfte och sammansättning kan vatten vara:

• färsk;
• mineral;
• nautisk;
• dricka (vi inkluderar kranvatten här);
• regn;
• tinat;
• salt;
• strukturerad;
• destillerad;
• avjoniserat.

Närvaron av väteisotoper gör vatten:

1. ljus;
2. tung (deuterium);
3. supertung (tritium).

Vi vet alla att vatten kan vara mjukt eller hårt: denna indikator bestäms av innehållet av magnesium- och kalciumkatjoner.

Var och en av de typer som vi har listat och aggregationstillstånd vatten har sina egna frys- och smältpunkter.

Vattnets fryspunkt

Varför fryser vatten? Vanligt vatten innehåller alltid vissa suspenderade partiklar av mineraliskt eller organiskt ursprung. Dessa kan vara små partiklar av lera, sand eller husdamm.

När temperaturen miljö sjunker till vissa värden tar dessa partiklar rollen som centra runt vilka iskristaller börjar bildas.

Luftbubblor, såväl som sprickor och skador på väggarna i kärlet som innehåller vatten, kan också bli kristallisationskärnor. Hastigheten på vattenkristallisationsprocessen bestäms till stor del av antalet dessa centra: ju fler av dem, desto snabbare fryser vätskan.

Under normala förhållanden (vid normalt atmosfärstryck) är temperaturen för fasövergången för vatten från flytande till fast 0 grader Celsius. Det är vid denna temperatur som vattnet fryser utanför.

Varför fryser varmt vatten snabbare än kallt vatten?

Varmvatten fryser snabbare än kallt vatten - detta fenomen uppmärksammades av Erasto Mpemba, en skolpojke från Tanganyika. Hans experiment med glassblandningar visade att fryshastigheten för uppvärmda massor var betydligt högre än för kalla.

En av anledningarna till detta intressanta fenomen, kallat "Mpemba-paradoxen", är den högre värmeöverföringen av varm vätska, såväl som närvaron av fler kristallisationskärnor i den jämfört med kallt vatten.

Är vattnets fryspunkt och höjd relaterade?

När trycket förändras, ofta förknippat med att befinna sig på olika höjder, börjar vattnets fryspunkt att skilja sig radikalt från standarden som kännetecknar normala förhållanden.
Kristallisering av vatten på höjden sker vid följande temperaturvärden:

• Paradoxalt nog, på en höjd av 1000 m, fryser vattnet vid 2 grader Celsius;
• på 2000 meters höjd inträffar detta redan vid 4 grader Celsius.

Den högsta frystemperaturen för vatten i bergen observeras på en höjd av över 5 000 tusen meter (till exempel i Fanbergen eller Pamirs).

Hur påverkar tryck processen för vattenkristallisation?

Låt oss försöka koppla dynamiken i förändringar i vattnets frystemperatur med förändringar i tryck.

• Vid ett tryck på 2 atm kommer vattnet att frysa vid en temperatur på -2 grader.
• Vid ett tryck på 3 atm kommer temperaturen på -4 grader Celsius att börja frysa vatten.

Med ökat tryck minskar temperaturen vid vilken vattenkristallisationsprocessen börjar, och kokpunkten ökar. Vid lågt tryck erhålls en diametralt motsatt bild.

Det är därför det är mycket svårt att koka ägg under höga höjder och en sällsynt atmosfär, eftersom vattnet i grytan redan kokar vid 80 grader. Det är klart att det helt enkelt är omöjligt att laga mat vid denna temperatur.

Vid högt tryck sker processen att smälta isen under skridskornas blad även vid mycket låga temperaturer, men det är tack vare det som skridskorna glider längs den isiga ytan.

Frysningen av löpare av tungt lastade slädar i berättelserna om Jack London förklaras på ett liknande sätt. Tunga slädar som pressar snön gör att den smälter. Det resulterande vattnet gör dem lättare att glida. Men så fort pulkarna stannar och stannar länge på ett ställe fryser det undanträngda vattnet och fryser löparna till vägen.

Kristallisationstemperatur för vattenlösningar

Eftersom vatten är ett utmärkt lösningsmedel, reagerar det lätt med olika organiska och oorganiska ämnen, bildar en massa av ibland oväntade kemiska föreningar. Naturligtvis kommer var och en av dem att frysa vid olika temperaturer. Låt oss visa detta i en visuell lista.

• Fryspunkten för en blandning av alkohol och vatten beror på procentandelen av båda komponenterna i den. Hur mer vatten tillsatt till lösningen, desto närmare noll är dess fryspunkt. Om det finns mer alkohol i lösningen kommer kristalliseringsprocessen att börja vid värden nära -114 grader.

  Det är viktigt att veta att vatten-alkohollösningar inte har en fast fryspunkt. Vanligtvis talar de om temperaturen i början av kristallisationsprocessen och temperaturen för den slutliga övergången till det fasta tillståndet.

  Mellan början av bildandet av de första kristallerna och den fullständiga stelningen av alkohollösningen finns ett temperaturintervall på 7 grader. Sålunda är fryspunkten för vatten med 40% alkoholkoncentration i det inledande skedet -22,5 grader, och den slutliga övergången av lösningen till den fasta fasen kommer att ske vid -29,5 grader.

Fryspunkten för vatten med salt är nära relaterad till graden av dess salthalt: ju mer salt i lösningen, desto lägre position kommer kvicksilverkolonnen att frysa.

För att mäta vattnets salthalt används en speciell enhet - "ppm". Så vi har konstaterat att fryspunkten för vatten minskar med ökande saltkoncentration. Låt oss förklara detta med ett exempel:

Salthalten i havsvatten är 35 ppm, medan dess genomsnittliga fryspunkt är 1,9 grader. Salthalten i Svarta havets vatten är 18-20 ppm, så de fryser vid en högre temperatur med ett intervall från -0,9 till -1,1 grader Celsius.

• Fryspunkten för vatten med socker (för en lösning vars molalitet är 0,8) är -1,6 grader.
• Fryspunkten för vatten med föroreningar beror till stor del på deras kvantitet och arten av föroreningarna som ingår i den vattenhaltiga lösningen.
• Fryspunkten för vatten med glycerin beror på koncentrationen av lösningen. En lösning som innehåller 80 ml glycerin kommer att frysa vid -20 grader när glycerinhalten minskar till 60 ml, kristalliseringsprocessen börjar vid -34 grader, och starten av frysningen av en 20% lösning är minus fem grader. Som du kan se, linjärt beroende i detta fall är frånvarande. För att frysa en 10% glycerinlösning räcker en temperatur på -2 grader.
• Fryspunkten för vatten med soda (som betyder kaustikalkali eller kaustiksoda) ger en ännu mer mystisk bild: en 44% kaustiklösning fryser vid +7 grader Celsius och 80% vid +130.

Frysning av sötvattenförekomster

Processen med isbildning i sötvattenförekomster sker i en något annorlunda temperaturregim.

• Frypunkten för vatten i en sjö, precis som fryspunkten för vatten i en flod, är noll grader Celsius. Frysning av de renaste floderna och bäckarna börjar inte från ytan, utan från botten, på vilka kristallisationskärnor finns i form av partiklar av bottenslam. Till en början är drivved täckt av en isskorpa och vattenväxter. Så fort bottenisen stiger till ytan fryser floden omedelbart igenom.
• Det frusna vattnet i Bajkalsjön kan ibland svalna till minusgrader. Detta händer bara på grunt vatten; vattentemperaturen kan vara tusendelar och ibland hundradelar av en grad under noll.
• Temperaturen på Baikalvatten under själva skorpan på istäcket överstiger som regel inte +0,2 grader. I de lägre skikten ökar den gradvis till +3,2 i botten av den djupaste bassängen.

Fryspunkt för destillerat vatten

Fryser destillerat vatten? Låt oss komma ihåg att för att vatten ska frysa är det nödvändigt att ha vissa kristallisationscentra i det, vilket kan vara luftbubblor, suspenderade partiklar, såväl som skador på väggarna i behållaren där den är belägen.

Destillerat vatten, helt utan föroreningar, har inga kristallisationskärnor, och därför börjar dess frysning vid mycket låga temperaturer. Utgångspunkt Fryspunkten för destillerat vatten är -42 grader. Forskare lyckades uppnå underkylning av destillerat vatten till -70 grader.

Vatten som har utsatts för mycket låga temperaturer utan att kristallisera kallas "superkylt". Du kan placera en flaska destillerat vatten i frysen för att uppnå hypotermi och sedan demonstrera ett mycket imponerande trick - se videon:

Genom att försiktigt knacka på en flaska som tagits ut ur kylskåpet, eller kasta en liten isbit i den, kan du visa hur omedelbart den förvandlas till is, som ser ut som långsträckta kristaller.

Destillerat vatten: fryser detta renade ämne under tryck eller inte? En sådan process är endast möjlig under speciellt skapade laboratorieförhållanden.

Fryspunkt för saltvatten

Unga naturforskare hemsöks alltid av till synes enkla frågor. Detta är den temperatur vid vilken det vanligtvis fryser havsvatten? Alla vet att noll grader inte räcker för att göra havsytan till en bra skridskobana. Men vid vilken temperatur händer detta?

Vad består havsvatten av?

Hur skiljer sig innehållet i haven från färskvatten? Skillnaden är inte så stor, men ändå:

• Mycket mer salt.
• Magnesium- och natriumsalter dominerar.
• Densiteten skiljer sig något, inom några procent.
• Svavelväte kan bildas på djupet.

Huvudkomponenten i havsvatten, hur förutsägbart det än kan låta, är vatten. Men till skillnad från vattnet i floder och sjöar, det innehöll stort antal natrium- och magnesiumklorider.

Salthalten uppskattas till 3,5 ppm, men för att göra det tydligare - till 3,5 tusendelar av en procent av den totala sammansättningen.

Och även denna, inte den mest imponerande figuren, ger vattnet inte bara en specifik smak, utan gör det också olämpligt att dricka. Det finns inga absoluta kontraindikationer, havsvatten är inte gift eller ett giftigt ämne och inget dåligt kommer att hända från ett par klunkar. Det kommer att vara möjligt att prata om konsekvenserna om en person åtminstone hela dagen inkluderar också:

1. Fluor.
2. Brom.
3. Kalcium.
4. Kalium.
5. Klor.
6. Sulfater.
7. Guld.

Det är sant att andelen av alla dessa element är mycket mindre än salter.

Varför kan du inte dricka havsvatten?

Vi har redan kort berört detta ämne, låt oss titta på det lite mer detaljerat. Tillsammans med havsvatten kommer två joner in i kroppen - magnesium och natrium.

Natrium	Magnesium
Deltar i att upprätthålla vatten-saltbalansen, en av huvudjonerna tillsammans med kalium.	Den huvudsakliga effekten är på det centrala nervsystemet.
Med ökande mängd Na I blodet lämnar vätskan cellerna.	Det elimineras från kroppen mycket långsamt.
Alla biologiska och biokemiska processer störs.	Ett överskott i kroppen leder till diarré, vilket förvärrar uttorkning.
Människans njurar klarar inte av så mycket salt i kroppen.	Möjlig utveckling nervösa störningar, otillräckligt skick.

Det kan inte sägas att en person inte behöver alla dessa ämnen, utan måste alltid passa inom en viss ram. Efter att ha druckit några liter av detta vatten kommer du att gå för långt över deras gränser.

Men idag kan ett akut behov av dricksvatten bara uppstå bland offer för skeppsvrak.

Vad bestämmer salthalten i havsvattnet?

Ser en något högre siffra 3,5 ppm , du kanske tror att detta är en konstant för alla havsvatten på vår planet. Men det är inte så enkelt; salthalten beror på regionen. Det råkar vara så att ju längre norrut regionen ligger, desto större är detta värde.

Södern, tvärtom, kan skryta med inte så salta hav och hav. Naturligtvis har alla regler sina undantag. Saltnivåerna i haven är vanligtvis något lägre än i haven.

Vad kan vara orsaken till geografisk uppdelning? Det är okänt, forskare tar det för givet, det är allt. Svaret borde kanske sökas i fler tidiga perioder utvecklingen av vår planet. Inte vid den tidpunkt då livet började – mycket tidigare.

Vi vet redan att vattnets salthalt beror på närvaron i det:

1. Magnesiumklorider.
2. Natriumklorider.
3. Andra salter.

Möjligen i vissa områden jordskorpan avlagringarna av dessa ämnen var något större än i närliggande regioner. Å andra sidan var det ingen som ställde in havsströmmar, förr eller senare allmän nivå borde ha planat ut.

Så troligtvis beror den lilla skillnaden på klimategenskaper av vår planet. Inte den mest ogrundade åsikten, om du kommer ihåg frosten och tar hänsyn till exakt vad Vatten med hög salthalt fryser långsammare.

Avsaltning av havsvatten.

Alla har hört åtminstone lite om avsaltning; vissa minns nu till och med filmen "Water World". Hur realistiskt är det att sätta en sådan bärbar avsaltningsmaskin i varje hem och glömma problemet för alltid för mänskligheten? dricksvatten? Fortfarande fantasi, inte verklighet.

Allt handlar om energin som förbrukas, eftersom för effektivt arbete Det behövs enorm kraft, inte mindre än en kärnreaktor. En avsaltningsanläggning i Kazakstan arbetar enligt denna princip. Idén presenterades också på Krim, men kraften i Sevastopol-reaktorn räckte inte för sådana volymer.

För ett halvt sekel sedan, före många kärnkraftskatastrofer, var det fortfarande möjligt att anta att en fredlig atom skulle komma in i varje hem. Det fanns till och med en sådan slogan. Men det är redan klart att det inte finns någon användning av kärntekniska mikroreaktorer:

• I hushållsapparater.
• På industriföretag.
• I designen av bilar och flygplan.
• Och generellt inom stadens gränser.

Inte väntat under nästa århundrade. Vetenskapen kan ta ytterligare ett steg och överraska oss, men för tillfället är dessa bara fantasier och förhoppningar från slarviga romantiker.

Vid vilken temperatur kan havsvatten frysa?

Men huvudfrågan är ännu inte besvarad. Vi har redan lärt oss att salt saktar ner frysningen av vatten, och havet blir täckt av en isskorpa inte vid noll, utan vid minusgrader. Men hur långt bör termometeravläsningarna gå under noll så att invånare i kustområden inte hör det vanliga ljudet av bränningen när de lämnar sina hem?

För att bestämma detta värde finns det en speciell formel, komplex och förståelig endast för specialister. Det beror på huvudindikatorn - salthaltsnivå. Men eftersom vi har ett medelvärde för denna indikator, kan vi också hitta den genomsnittliga frystemperaturen? Ja, visst.

Om du inte behöver beräkna allt ner till hundradelen för en specifik region, kom ihåg att temperaturen är -1,91 grader.

Det kan tyckas att skillnaden inte är så stor, bara två grader. Men under säsongsmässiga temperaturfluktuationer kan detta spela en enorm roll där termometern inte faller under 0. Det skulle bara vara 2 grader svalare, invånarna i samma Afrika eller Sydamerika skulle kunna se isen nära stranden, men tyvärr. Vi tror dock inte att de är särskilt upprörda över en sådan förlust.

Några ord om världshaven.

Hur är det med haven, färskvattenreserver och föroreningsnivåer? Låt oss försöka ta reda på:

1. Haven står fortfarande kvar, ingenting har hänt dem. Under de senaste decennierna har vattennivåerna stigit. Kanske är detta ett cykliskt fenomen, eller så smälter glaciärerna faktiskt.
2. Det finns också mer än tillräckligt med färskvatten, det är för tidigt att få panik över detta. Om en annan världsomspännande konflikt uppstår, denna gång med hjälp av kärnvapen, kanske kommer vi, som i "Mad Max", be om att vi sparar fukt.
3. Denna sista punkt är mycket populär bland naturvårdare. Och att få sponsring är inte så svårt att konkurrenter kommer alltid att betala för svart PR, särskilt när det kommer till oljebolag. Men det är de som orsakar den största skadan på havens och havens vatten. Det är inte alltid möjligt att kontrollera oljeproduktionen och nödsituationer, och konsekvenserna är katastrofala varje gång.

Men världshaven har en fördel framför mänskligheten. Den uppdateras ständigt, och dess verkliga självrengörande kapacitet är mycket svår att bedöma. Med största sannolikhet kommer han att kunna överleva mänsklig civilisation och kommer att se sin solnedgång i ganska acceptabelt skick. Tja, då kommer vattnet att ha miljarder år på sig att rensa sig från alla "gåvor".

Det är till och med svårt att föreställa sig vem som behöver veta vid vilken temperatur havsvatten fryser. Ett allmänt lärorikt faktum, men vem som verkligen kommer att behöva det i praktiken är en fråga.

Videoexperiment: frysande havsvatten