Какая превратится в лед быстрее?
При одинаковых внешних факторах скорость кристаллизации пресной воды будет выше, чем соленой. При резком охлаждении молекулы воды начинают сцепляться друг с другом, и формируется осколок льда.
Скорость образования льда из питьевой воды при -43°С составляет одну миллионную секунды (0,000001 с). В нормальных условиях кристаллизация пресной воды начинается при 0°С.
Поэтому скорость образования льда в природе, исходя из исследований американских ученых, составляет 2,32 секунды.
Соленая вода не имеет четко установленной температуры замерзания. Этот показатель зависит от концентрации растворенных веществ.
Рассчитать показатели, при которых начинается образование льда можно по формуле:
t3 = -0,0545*S, где S – это уровень насыщения воды минеральными веществами.
Результат всегда будет ниже 0 градусов. Кроме этого, механизм образования льда такого раствора отличается от процессов, проходящих в питьевой воде.
Сравнительные показатели
Наличие примесей существенно влияет на физические свойства вещества:
- Изменяется плотность,
- температурные режимы,
- поведение при переходах из одного агрегатного состояния в другое.
Температура замерзания
Минерализация питьевой воды составляет 0,1%, поэтому температура замерзания 0 градусов Цельсия. Концентрация минеральных добавок в соленой воде варьируется. Температуру замерзания рассчитывают по формуле t3 = -0,0545*S, то есть изменение происходит на -0,54°С на каждые 10 промилле солености.
Например, при минерализации раствора равной 24,7 промилле (морская вода) показатель равен -1,33°С. В Мертвом море насыщенность минеральными добавками достигает 350 промилле. Вода в нем будет кристаллизоваться при -19° Цельсия.
Почему несоленая замерзнет при 0 градусов, а соленая – меньше 0 градусов?
Соленые и пресные воды отличаются по составу. Это 2 различных раствора. Они отличаются по физическим показателям. Поэтому температуры кристаллизации отличаются.
Факторы и их влияние
На начало процесса образования льда в питьевой воде оказывает влияние 2 фактора – процент растворенных минеральных веществ и давление.
Если количество примесей стремится к нулю, и по физическим показателям питьевая вода приближается к химически чистому веществу, то она может оставаться в жидкой форме при температуре ниже 0 градусов.
Если понизить давление, то процесс кристаллизации замедлится. При изменении показателя на 1 атмосферу температура повышается на 0,01°C.
Факторы, влияющие на температуру образования льда из соленой воды:
- концентрация минеральных веществ;
- внешние условия – погода, наличие ветра, лабораторные условия или естественная среда.
Как происходит кристаллизация в различных растворах?
Процесс кристаллизации жидкости отличается в зависимости от степени ее минерализации:
-
Пресная – после образования начального кристалла льда начинается хаотическое изменение ее агрегатного состояния. Могут сформироваться шестиугольный и кубический лед.
Они состоят из гексаэдров с атомами кислорода в вершине, но относительное расположение колец отличается. Кубический лед встречается на высоте несколько тысяч метров
- Соленая – при достижении температуры замерзания образуются ледяные иглы. Часть минеральных веществ остается в образующихся кристаллических структурах. Минерализация такого льда в 4 раза меньше исходного раствора.
Дальнейший процесс зависит от внешних факторов. Соленая вода замерзает, начиная от края емкости, в центре образуется непрозрачный стержень. В нем содержится большая часть минеральных добавок. Эта часть замерзает последней.
Если процесс идет в естественных условиях, то верхняя охлажденная часть будет опускаться вниз. На поверхность поднимаются теплые потоки.
Перемешивание продолжается до тех пор, пока не достигнет точки переохлаждения. После этого соленая вода замерзает иглами на всю глубину.
Видео по теме статьи
Какая вода замерзнет быстрее соленая или пресная, видео-эксперимент:
Заключение
Сравнивать скорость замерзания пресной и соленой воды некорректно. Так как это разные растворы с различными физическими характеристиками.
В одинаковых условиях лед в емкости с первой образуется раньше, чем в пробирке со второй. Ведь их способы и механизмы кристаллизации различны, как и плотность растворов.
(Пока оценок нет)
Загрузка...