Температура замерзания воды под давлением замерзает ли и при какой t°, в зависимости от чего (таблиц

Сжатие воды при замерзании Авторская платформа

Сжатие воды при замерзании

Считаю теорию о том, что вода при замерзании расширяется неправильной. При замерзании вода сжимается. Пример: возьмем сосуд (флягу), полностью заполним его водой и поставим в холод. Как мы знаем, металл при низких температурах имеет свойство сжиматься. Металл, из которого состоит наш сосуд (фляга) сжимается и в результате этого сжимается та вода, которая находится внутри. Надо заметить, что вода замерзает не сразу, т. к. стенки сосуда (фляги) сдерживают этот процесс. Поверхность сосуда, состоящая из металла, поддается замерзанию, прежде всего, сдерживая замерзание воды. Замерзая, стенки сосуда (фляги) сжимаются и давят на воду, которая так же начинает сжиматься, давя в свою очередь на стенки сосуда (фляги). При большем замерзании происходит большее сжатие стенок сосуда (фляги), которые давят и сжимают воду, находящуюся внутри сосуда (фляги). В том месте, где стенки сосуда (фляги) не выдерживают давления воды, появляется вздутие. Это стенки сосуда (фляги), сжимаясь при замерзании, сжимают жидкость (воду), находящуюся внутри, которая к этому времени еще не замерзла. Вода давит с такой силой, что, к примеру, дно у фляги вздувается. И только после окончательного замерзания воды давление на стенки сосуда (фляги) исчезает, т. к. стенки сосуда (фляги) достигли окончательного сжатия.

Считаю, что этого объяснения достаточно, чтобы понять, что вода при замерзании сжимается, а не расширяется.

Вода, охлаждаясь, меняет структуру, а не расширяется. Меняется структура, меняется и плотность (уменьшается). В связи с этим, замерзая лед имеет меньшую плотность, поэтому в воде он плавает.

Затем она обретает прежнее состояние. Таково свойство воды.

Во льду происходит нарушение расположения атомов водорода. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решетки. Лед содержит пузырьки газа. Это остатки газа, не успевшего выйти наружу при замерзании воды, т. к. охлаждаясь вода сжимается и выдавливает газ. Не успевшие выйти наружу, пузырьки газа остались при замерзании воды во льду. Таким образом, вода при низкой температуре, сжимаясь, выталкивает газ (невидимый), т. е. молекулы, разрываясь, выделяют газ, уменьшая при этом массу воды. Надо заметить, что во льду кубической модернизации нарушено расположение атомов водорода. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решетки. При низкой температуре атомы молекул, сжимаясь, выталкивают газ. Сжатие начинает происходить при температуре +4˚С и ниже. Вода, сжимаясь при охлаждении, давит на атомы молекул водорода в частности. В результате происходит смещение (нарушение) расположения атомов водорода, что видно во льду. Во льду (лед кубической модификации) видно нарушение расположения атомов водорода, что зафиксировано при замерзании воды при температуре от 0 до -3,5˚С. Водородные связи образуют здесь взаимопроникающие решетки («Лед VII кубическая модификация»).

Читайте также:  S58 - новый двигатель BMW M GmbH

Во льду видно нарушение расположения атомов водорода, которое произошло в воде при ее охлаждении. Водородные связи образуют две взаимопроникающие решетки. В связи с нарушением расположения атомов водорода, которое произошло в воде при ее охлаждении (начиная от +4˚С) в этот момент из воды уходит газ (невидимый). В результате масса воды уменьшается в связи с уменьшением массы молекул. Имея меньшую массу в таком состоянии вода замерзает (превращается в лед), следовательно масса воды при охлаждении от +4˚С до 0˚С уменьшается. Вода при охлаждении (замерзании) не поднимается, а остается на том же уровне, теряя при этом свою массу. Следовательно, объем воды при охлаждении не увеличивается, т. к. смещение атомов водорода уменьшает количество газа, а значит, уменьшается масса воды.

Mq – масса улетучившегося газа (невидимого)

Sв – плотность воды

Sл – плотность льда

S’в – плотность воды, температура которой от +4˚С до 0˚С

S”л – плотность льда при замерзании воды, имеющей плотность при температуре +4˚С до 0˚С

Vл = (Mв – Mq) : (Sл + S”л)

Следовательно Vв = Vл.

Это значит, что вода при охлаждении не расширяется, т. е. не увеличивается.

Теория выведена Дроздовым Владимиром Васильевичем в 1985 г.

Отправлена для публикации в Интернет 8 января 2011 г.

# физика | Почему вода легче… воды?

Одно из самых распространенных веществ на Земле: вода. Она, как и воздух, необходима нам, но мы ее порой совсем не замечаем. Она просто есть. Но, оказывается, обыкновенная вода может менять свой объем и весить то больше, то меньше. При испарении воды, ее нагревании и охлаждении происходят поистине удивительные вещи, о которых мы и узнаем сегодня.

Сегодня речь пойдет об объеме и весе воды. Оказывается, один и тот же объем воды не всегда весит одинаково. И если налить воду в стакан и она не прольется через край — это еще не значит, что она поместится в нем при любых обстоятельствах.

1. При нагревании вода увеличивается в объеме

Поставьте наполненную водой банку в кастрюлю, наполненную сантиметров на пять кипящей водой, и на слабом огне поддерживайте кипение. Вода из банки начнет переливаться через край. Это происходит потому, что при нагревании вода, подобно другим жидкостям, начинает занимать больше пространства. Молекулы отталкиваются друг от друга с большей интенсивностью и это ведет к увеличению объема воды.

2. При охлаждении вода сжимается

Дайте воде в банке остыть при комнатной температуре, или налейте новую воду, и поставьте ее в холодильник. Через некоторое время вы обнаружите, что полная прежде банка уже не полна. При охлаждении до температуры 3,89 градусов по Цельсию вода уменьшает свой объем по мере снижения температуры. Причиной тому стало снижение скорости движения молекул и их сближение друг с другом под воздействием охлаждения.

Казалось бы, все очень просто: чем холоднее вода, тем меньший объем она занимает, но…

Читайте также:  Деньги давай ремонт и обслуживание Mazda CX-7 - – автомобильный журнал

3. …объем воды вновь возрастает при замерзании

Наполните банку водой до краев и накройте куском картона. Поставьте ее в морозилку и дождитесь замерзания. Вы обнаружите, что картонную «крышку» вытолкнуло. На температурном интервале между 3,89 и 0 градусов по Цельсию, то есть на подходе к точке своего замерзания, вода вновь начинает расширяться. Она является одним из немногих известных веществ, обладающих подобным свойством.

Если использовать плотную крышку, то лед просто разнесет банку. Приходилось ли вам слышать о том, что даже водопроводные трубы может разорвать льдом?

4. Лед легче воды

Поместите пару кубиков льда в стакан с водой. Лед будет плавать на поверхности. Вода при замерзании увеличивается в объеме. И, вследствие этого, лед легче воды: его объем составляет около 91% соответствующего объема воды.

Это свойство воды существует в природе не зря. У него есть вполне определенное предназначение. Говорят, что зимой реки замерзают. Но на самом деле это не совсем верно. Обычно замерзает лишь небольшой верхний слой. Это ледяной покров не тонет, поскольку он легче жидкой воды. Он замедляет замерзание воды на глубине реки и служит своеобразным одеялом, оберегая рыб и другую речную да озерную живность от лютых зимних морозов. Изучая физику, начинаешь понимать, что очень многое в природе устроено целесообразно.

5. Водопроводная вода содержит минералы

Влейте в небольшую стеклянную миску 5 столовых ложек обычной водопроводной воды. Когда вода испарится, на миске останется белая кайма. Эта кайма сформирована минералами, которые были растворены в воде, когда она проходила слои грунта.

Посмотрите внутрь своего чайника и вы увидите там минеральный налет. Такой же налет образуется и на отверстии для стока воды в ванне.

Попробуйте испарить дождевую воду, чтобы самостоятельно проверить, содержит ли она минералы.

Если совместить воду с другими жидкостями, то можно обнаружить, что с некоторыми вода не смешивается. Благодаря таким свойствам веществ можно сделать красивейшую сахарную радугу.

За последние несколько недель популярность онлайн-курсов и сектора онлайн-обучения в целом выросла почти в 4 раза. Почему? Во-первых, сейчас многие находятся на самоизоляции, и чтобы окончательно не потерять голову от безделья, пытаются занять себя чем-то полезным (и правильно делают). Кроме того, люди попали под сокращения, и те, кто уже успел снова собраться с мыслями, осознали, […]

На карантине многие начали осваивать новые профессии. Большинство офлайн-бизнесов вряд ли переживут пандемию, и нет ничего удивительного в том, что люди стали активно интересоваться программированием, машинным обучением и другими специальностями, которые не только будут наиболее востребованы в ближайшие несколько лет, но и также подразумевают работу онлайн из любой точки мира. Например, количество вакансий по профессии […]

Мутации, свечения и средства защиты… Радиация это, наверное, то, вокруг чего намного больше мифов, чем вокруг чего-либо еще. Ее не видно и как она действует на человека, знают далеко не все. Тут еще и создатели боевиков на пару с создателями видеоигр придумывают дополнительные ”факты”. В итоге, каждый думает, что хочет, но толком никто не может […]

Читайте также:  Почему скрипят тормоза (колодки)

Почему при замерзании вода расширяется?

  1. От лопнувших в морозильнике бутылок до ущерба, причинённого морозом городской инфраструктуре:
  2. когда вода замерзает, ей нужно больше места, чем в жидком состоянии.
  3. Молекулам нужно место
  4. Когда вода охлаждается, нужно ещё больше места

От лопнувших в морозильнике бутылок до ущерба, причинённого морозом городской инфраструктуре:

когда вода замерзает, ей нужно больше места, чем в жидком состоянии.

Этим вода отличается от большинства сжимающихся при охлаждении жидкостей и газов. Но почему она ведёт себя так необычно?

Большинство веществ расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. У газов этот эффект проявляется особенно заметно. Таким же образом ведут себя жидкости и твёрдые тела. Хороший пример – воздух в воздушном шаре: в холодную погоду шар съёживается, а рядом с радиатором отопления может даже лопнуть.

Молекулам нужно место

Причиной этой закономерности являются молекулы: чем теплее предмет или газ, то есть чем больше энергии получают молекулы, тем быстрее они двигаются. Поэтому молекулы сталкиваются чаще и сильнее, им необходимо больше места, и давление, которое молекулы газа оказывают на оболочку воздушного шара, растёт. Чтобы выдержать давление, нужен бо́льший объём. Поэтому материал расширяется.

Но вода ведёт себя иначе. При охлаждении до приблизительно 4 градусов Цельсия объём воды уменьшается, что вполне ожидаемо. Однако, если температура продолжает падать, то вода начинается расширяться. То есть её плотность достигает максимального значения при 4 градусах. Это свойство называется аномалией плотности воды.

Но откуда она берётся? Всё дело в молекулах: одна молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода – отсюда следует известная химическая формула Н2О. Однако эти атомы притягивают электроны в молекуле воды с разной силой.

Это создаёт слегка положительный центр тяжести заряда у водорода и отрицательный у кислорода. Когда молекулы воды сталкиваются, атомы водорода одной молекулы притягиваются и присоединяются к атомам кислорода другой молекулы — образуется так называемая водородная связь.

Когда вода охлаждается, нужно ещё больше места

Из-за формирования водородных связей в жидкой воде появляются места, где молекулы упорядочены так же, как и в кристаллах льда. Эти так называемые кластеры не так прочны, как в твёрдом кристалле. При более высоких температурах они очень быстро меняются.

Когда вода охлаждается, появляется всё больше и больше таких кластеров. И им нужно всё больше и больше пространства. По этой причине вода начинает расширяться после достижения порогового значения 4 градуса Цельсия. Если температура опускается ниже нуля, то мельчайшие кристаллы льда образуются из кластеров и одерживают верх. И вода замерзает.

Для многих природных процессов эта необычная особенность воды очень важна. Так как плотность льда немного меньше плотности холодной воды, он может плавать на поверхности водоёма. Благодаря этому вода замерзает сверху вниз, а внизу располагается 4-градусный слой воды с максимальной плотностью. Это позволяет рыбе и другим водным обитателям пережить зиму на дне водоёма и не замёрзнуть.

Ссылка на основную публикацию
Текст песни Бояре — А мы к вам пришли на сайте
Бояре; старинная русская народная игра КАРАКУЛИ Старинная русская народная игра «Бояре» имеет глубочайшие корни. Когда-то такие игры имели глубокий сакральный...
Таблица затяжки колесных болтов динамометрическим ключом
Как правильно затягивать колесные болты инструкция, порядок, список инструментов Затяжка болтов на колесах автомобиля — простой процесс, на первый взгляд....
Таблица номеров регионов на автомобильных номерах 2019
Автомобильные коды регионов России 2020, таблица номеров ГИБДД Ниже представлен полный перечень автомобильных кодов регионов России. Коды ГИБДД регионов России...
Текст песни Веселые ребята — Автомобили на сайте
Песня Автомобили (Веселые ребята) Кофе Блог - Кофе-блог всегда в гуще событий Войти Сентябрь 2008 Пн Вт Ср Чт Пт...
Adblock detector