Tuzlu su kaç derecede donar? Deniz suyu hangi sıcaklıkta donar?

Sıcaklıköncelikle dondurma işleminin hızını belirler.

Sıcaklıklar pozitif ve negatif değerler reaksiyonların hızını, bileşiklerin çözünürlüğünü, çözünme hızını, pıhtılaşmayı ve ayrıca ayrışmamış iyon çiftlerinin konsantrasyonunu etkiler. Çözeltilerde çeşitli sıcaklık türleri vardır: yapısal, donma sıcaklığı. Kristalleşmenin başladığı sıcaklık (donma sıcaklığı), çözeltinin soğutulması sonucunda kristal oluşumunun başladığı sıcaklıktır. Donma noktasında azalma ΔТз - saf bir çözücünün ve bir çözeltinin donma sıcaklığı arasındaki fark. Tuzlu suyun donma noktası her zaman donma noktasının altındadır temiz su ve çözünmüş tuzların konsantrasyonuna bağlıdır. Tuzlu sulara olan bu bağımlılık aşağıdaki denklemle ifade edilebilir:

Nerede İLE- orantılılık katsayısı; İLE- çözeltideki çözünmüş maddenin konsantrasyonu.

Daha az seyreltik çözeltilerde kristalleşmenin başlayacağı sıcaklık, ilgili sistemin durum diyagramından belirlenir. Deniz suyunun ve yüksek mineralli doğal tuzlu suyun donma sıcaklığı farklı olacağından bu sıcaklığın farklı formüller kullanılarak hesaplanması gerektiğini varsayıyoruz.

Çalışmada kullanılan sofra tuzu, deniz suyu ve doğal tuzlu su çözeltilerinin donma sıcaklıklarına ilişkin deneysel verileri yaklaşık olarak değerlendirdik. Donma sıcaklıklarındaki değişikliklerin grafiksel ve analitik formlardaki bağımlılıkları Şekil 41-43'te sunulmaktadır.

Pirinç. 41. Donma sıcaklığının sofra tuzu çözeltisinin tuzluluğuna bağlılığı

Pirinç. 42. Deniz suyunun donma sıcaklığının tuzluluğa bağlılığı

Pirinç. 43. Tuzlu su donma sıcaklığının tuzluluğa bağlılığı

Donma sıcaklıklarının sunulan değerlerinden (Tablo 9), çözeltinin toplam mineralizasyonu arttıkça ve donmuş sisteme dahil edilen bileşenlerin sayısı arttıkça donma sıcaklığının azaldığı açıktır - ΔТз(NaCl)< ΔТз(морск.вода) < ΔТз(рассол).

Tablo 9. Oluşturulan grafiksel bağımlılıkların analizi

Toplam, g/dm 3	Donma sıcaklığı, °C
	NaCl çözeltisi	deniz suyu
	t=8∙10 -5 M 2 -0,0945M+1,0595,	0,0557M+0,0378,	t=-2∙10 -4 M 2 -0,0384M-0,7035,

* R 2 - yaklaşımın güvenilirliği

Tuzdan arındırılmış sudaki ayrı ayrı tuzların donmasının farklı sıcaklıklarda meydana geldiği bilinmektedir - örneğin -2°C sıcaklıkta kalsiyum karbonat çökelir. -3,5°C'de sodyum sülfat. Sıcaklık -20°C'ye düştüğünde, sofra tuzu, -25,5-26°C'ye kadar magnezyum klorürler ve çok düşük sıcaklıklar ah - 40-55°C potasyum ve kalsiyum klorürler çöker. Negatif sıcaklıklarda, 0°C'nin altındaki sıcaklıklarda kararsız olan kristalin hidratların oluşumu spesifiktir. Örneğin, hidrohalit NaCl*2H2O -0,15°C'de oluşur, MgCl2 *12H2O -15°C'de stabildir ve MgCl2 *8H2O 0°C'nin altındadır, Na2CO3 *7H 2O yalnızca -10°C'de oluşur. KCl, 0°C'de KCl formunda kristalleşir, -6,6°C'de iki faz zaten bir arada bulunur - KCl ve KCl*H20, -10,6°C'de yalnızca KCl*H2O, negatif sıcaklıklarda ayrı ayrı kristal hidratlar çöker. Belirli bir değerdeki koordinasyon sayılarına göre mümkün olan maksimum sayıda kristalizasyon suyu molekülü ve bunların karışımları (ancak karışık kristaller değil). Konsantre çözeltilerin donma sıcaklıklarında anormal bir düşüş olduğu unutulmamalıdır.

"Doğa Bilimleri Akademisi" yayınevinin yayınladığı dergileri dikkatinize sunuyoruz

Deniz suyu sıfır derecenin altındaki sıcaklıklarda donar. Deniz suyunun tuzluluğu ne kadar yüksek olursa donma noktası da o kadar düşük olur. Bu, aşağıdaki tablodan görülebilir:

°/00 cinsinden tuzluluk	Donma noktası (derece olarak)	°/00 cinsinden tuzluluk	Donma noktası (derece olarak)
0 (tatlı su)	0	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

Bu tablo, tuzluluktaki 2°/00'lik bir artışın donma noktasını yaklaşık bir derecenin onda biri kadar düşürdüğünü göstermektedir.

Okyanus tuzluluğu 35°/00 olan suyun donmaya başlayabilmesi için neredeyse iki derece sıfırın altına soğutulması gerekiyor.

Donmamış tatlı nehir suyuna düştüğünde, erime sıcaklığı sıfır derece olan sıradan kar, kural olarak erir. Aynı kar, -1° sıcaklıktaki donmamış deniz suyunun üzerine düşse erimez.

Suyun tuzluluğunu bildiğinizde yukarıdaki tabloyu kullanarak herhangi bir denizin donma noktasını belirleyebilirsiniz.

Azak Denizi'nin kışın su tuzluluğu yaklaşık 12 °/ 00'dir; bu nedenle su ancak sıfırın altında 0°,6 sıcaklıkta donmaya başlar.

Beyaz Deniz'in açık kısmında tuzluluk 25 °/00'e ulaşır. Bu, suyun donması için eksi 1°,4'ün altına soğuması gerektiği anlamına gelir.

Tuzluluk oranı 100 °/00 olan su (bu tuzluluk Azak Denizi'nden Arabat Boğazı ile ayrılan Sivashi'de bulunabilir) eksi 6 °.1 sıcaklıkta ve Kara-Boğaz-Göl'de donacaktır. tuzluluk oranı 250 °/00'den fazladır ve su yalnızca sıcaklığı sıfırın altında 10°'nin önemli ölçüde altına düştüğünde donar!

Tuzlu deniz suyu uygun donma noktasına kadar soğuduğunda, iğneye benzeyen çok ince altıgen prizmalar şeklindeki birincil buz kristalleri görünmeye başlar.

Bu nedenle genellikle buz iğneleri olarak adlandırılırlar. Tuzlu deniz suyunda oluşan birincil buz kristalleri tuz içermez; çözelti içinde kalır ve tuzluluğunu artırır. Bunu doğrulamak kolaydır. Toplandıktan buz iğneleriçok ince gazlı bez veya tülden yapılmış bir ağ ile durulamanız gerekir tatlı su tuzlu suyu durulayıp başka bir kapta eritmek için. Tatlı su alacaksınız.

Bildiğiniz gibi buz sudan daha hafiftir, bu nedenle buz iğneleri yüzer. Su yüzeyindeki birikimleri benzerdir. dış görünüş Soğutulmuş çorbadaki yağ lekeleri. Bu birikimlere domuz yağı denir.

Don yoğunlaşırsa ve deniz yüzeyi hızla ısı kaybederse, yağ donmaya başlar ve sakin havalarda, kuzey kıyılarımızın sakinleri Pomors'un nilas dediği düzgün, pürüzsüz, şeffaf bir buz kabuğu ortaya çıkar. O kadar saf ve şeffaftır ki, kardan yapılmış kulübelerde cam yerine de kullanılabilir (tabii ki böyle bir kulübenin içinde ısıtma yoksa). Nilas'ı eritirsen su tuzlu olur. Doğru, tuzluluğu buz iğnelerinin oluştuğu sudan daha düşük olacaktır.

Bireysel buz iğneleri tuz içermez, ancak onlardan oluşan deniz buzunda tuz belirir. Bunun nedeni, rastgele yerleştirilmiş buz iğnelerinin dondurulduğunda küçük tuzlu deniz suyu damlacıklarını yakalamasıdır. Böylece tuz, deniz buzunda ayrı kapanımlar halinde eşit olmayan bir şekilde dağıtılır.

Tuzluluk deniz buzu oluştuğu sıcaklığa bağlıdır. Hafif don olduğunda buz iğneleri yavaşça donar ve az miktarda tuzlu su tutar. Şiddetli donlarda buz iğneleri çok daha hızlı donar ve çok fazla tuzlu su yakalar. Bu durumda deniz buzu daha tuzlu olacaktır.

Deniz buzu erimeye başladığında ilk eriyen şey tuzlu kalıntılardır. Bu nedenle, birkaç kez üzerinden geçen eski, çok yıllık kutup buzları tazeleniyor. Polar kışlayıcıların kullandığı içme suyu genellikle kar, kar olmadığında ise eski deniz buzu.

Buz oluşumu sırasında ise Kar yağıyor, daha sonra erimeden deniz suyunun yüzeyinde kalır, ona doyurulur ve donarak bulutlu, beyazımsı, opak, düzensiz buz - genç balıklar oluşturur. Hem nilas hem de gençler, rüzgar ve dalgalar kırıldığında parçalara ayrılır, bunlar birbirleriyle çarpışarak köşelere çarpar ve yavaş yavaş yuvarlak buz kütlelerine dönüşür - yanıp söner. Heyecan azaldığında krepler birlikte donarak katı gözleme buzu oluşturur.

Kıyı açıklarında, sığ bölgelerde deniz suyu daha hızlı soğur, bu nedenle buz açık denize göre daha erken ortaya çıkar. Genellikle buz kıyılara doğru donar, bu hızlı buzdur. Donlar eşlik ediyorsa sakin hava Hızlı buz hızla büyür, bazen onlarca kilometre genişliğe ulaşır. Ancak kuvvetli rüzgarlar ve dalgalar hızlı buzu kırar. Buradan çıkan parçalar aşağıya doğru yüzer ve rüzgar tarafından taşınır. Yüzen buz bu şekilde ortaya çıkıyor. Boyutlarına göre farklı isimler alırlar.

Bir buz alanı, bir deniz mili kareden daha büyük bir alana sahip yüzen buzdur.

Bir kablo uzunluğundan daha uzun olan yüzen buz, buz alanı döküntüsü olarak adlandırılır.

Kaba buz, bir kablo uzunluğundan daha kısadır ancak kablo uzunluğunun onda birinden (18,5 m) fazladır. İnce kırılmış buz, kablo uzunluğunun onda birini geçmez ve buz lapası, dalgaların üzerinde yuvarlanan küçük parçalardan oluşur.

Akıntılar ve rüzgar, buz kütlelerini hızlı buzlara veya birbirlerine doğru itebilir. Buz sahalarının birbirine uyguladığı basınç, yüzen buzun parçalanmasına neden olur. Bu genellikle ince kırılmış buz yığınları oluşturur.

Tek bir buz kütlesi yukarı kalktığında ve bu konumda çevredeki buzun içinde donarak bir ropac oluşturur. Karla kaplı Ropak'ları uçaktan görmek zordur ve iniş sırasında felakete neden olabilir.

Çoğu zaman, buz sahalarının baskısı altında buz sırtları oluşur - tümsekler. Bazen tümsekler onlarca metre yüksekliğe ulaşır. Özellikle köpek kızakları için tümsekli buzun geçmesi zordur. Güçlü buz kırıcılar için bile ciddi bir engel oluşturuyor.

Su yüzeyinin üzerinde yükselen ve rüzgar tarafından kolaylıkla taşınan tümsek parçasına nesak denir. Karaya oturan balığa stamukha denir.

Antarktika çevresinde ve Arktik Okyanusu'nda buz dağları - buzdağları var. Bunlar genellikle kıtasal buz parçalarıdır.

Antarktika'da, araştırmacıların yakın zamanda tespit ettiği gibi, buzdağları denizde, kıtasal sığlıklarda da oluşuyor. Buzdağının yalnızca bir kısmı su yüzeyinin üzerinde görülebilmektedir. Büyük bir kısmı (yaklaşık 7/8'i) su altındadır. Buzdağının su altı kısmının alanı her zaman yüzey alanından çok daha büyüktür. Bu nedenle buzdağları gemiler için tehlikelidir.

Artık buzdağları, bir gemideki hassas radyo cihazları kullanılarak uzaktan ve siste kolayca tespit edilebiliyor. Daha önce buzdağlarıyla gemi çarpışma vakaları yaşanmıştı. Örneğin devasa okyanus yolcu vapuru Titanik 1912'de bu şekilde battı.

DÜNYA OKYANUSUNDA SU DÖNGÜSÜ

Kutup bölgelerinde su soğudukça yoğunlaşır ve dibe çöker. Buradan yavaş yavaş ekvatora doğru kayar. Bu nedenle tüm enlemlerde derin sular soğuktur. Ekvatorun yakınında bile dip sularının sıcaklığı sıfırın yalnızca 1-2° üzerindedir.

Akıntılar ekvatordan uzaklaştıkça ılık su V ılıman enlemler, sonra derinliklerden onun yerine çok yavaş yükseliyor soğuk su. Yüzeyde tekrar ısınır, kutup bölgelerine gider, burada soğur, dibe batar ve dip boyunca tekrar ekvator'a doğru hareket eder.

Böylece, okyanuslarda bir tür su döngüsü vardır: su, yüzey boyunca ekvatordan kutup bölgelerine ve okyanusların tabanı boyunca kutup bölgelerinden ekvator'a doğru hareket eder. Suyun bu şekilde karışması süreci, yukarıda bahsedilen diğer olaylarla birlikte, Dünya Okyanusunun birliğini yaratır.

Bir hata bulursanız lütfen metnin bir kısmını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.

Dikkat ederseniz denizdeki su sıfır derecenin çok altındaki sıcaklıklarda donuyor. Bu neden oluyor? Her şey içindeki tuz konsantrasyonuna bağlıdır. Ne kadar yüksek olursa, donma sıcaklığı o kadar düşük olur. Ortalama olarak suyun tuzluluğundaki iki ppm artış donma noktasını onda bir derece düşürür. Bu nedenle, deniz yüzeyinde 35 ppm su tuzluluğuna sahip ince bir buz tabakasının oluşması için ortam sıcaklığının ne olması gerektiğine kendiniz karar verin. En azından sıfırın altında iki derece olması gerekiyor.

Suyun tuzluluğu 12 ppm olan aynı Azak Denizi eksi 0,6 derece sıcaklıkta donuyor. Aynı zamanda bitişikteki Sivash da donmamış durumda. Mesele şu ki, suyunun tuzluluğu 100 ppm'dir, bu da burada buz oluşması için en az altı derecelik donun gerekli olduğu anlamına gelir. Su tuzluluğunun 25 ppm'e ulaştığı Beyaz Deniz'in yüzeyinin buzla kaplanması için sıcaklığın eksi 1,4 dereceye düşmesi gerekiyor.

En şaşırtıcı olanı ise eksi bir dereceye kadar soğutulan deniz suyunda karın erimemesidir. Bir buz parçasına dönüşene kadar yüzmeye devam ediyor. Ama soğuğa girmek tatlı su, hemen gizler.

Deniz suyunun dondurulması işleminin kendine has özellikleri vardır. İlk olarak, inanılmaz derecede ince şeffaf iğnelere benzeyen birincil buz kristalleri oluşmaya başlar. İçlerinde tuz yok. Kristallerden sıkılarak suda kalır. Bu tür iğneleri toplayıp bir tür kapta eritirsek tatlı su elde ederiz.

Devasa yağlı bir noktaya benzeyen bir yığın buz iğnesi denizin yüzeyinde yüzüyor. Dolayısıyla orijinal adı domuz yağıdır. Sıcaklığın daha da azalmasıyla domuz yağı donarak nilas adı verilen pürüzsüz ve şeffaf bir buz kabuğu oluşturur. Domuz yağından farklı olarak nilas tuz içerir. Yağın dondurulması ve iğnelerin deniz suyu damlacıklarını yakalaması sürecinde ortaya çıkar. Bu oldukça kaotik bir süreç. Deniz buzundaki tuzun genellikle bireysel kalıntılar şeklinde eşit olmayan şekilde dağılmasının nedeni budur.

Bilim adamları, deniz buzundaki tuz miktarının, oluşumu sırasındaki ortam sıcaklığına bağlı olduğunu bulmuşlardır. Hafif don olduğu zaman nilas oluşum hızı düşüktür, iğneler az deniz suyu tutar, dolayısıyla buzun tuzluluğu da düşüktür. Şiddetli donlarda ise durum tam tersidir.

Deniz buzu eridiğinde ortaya çıkan ilk şey tuzdur. Sonuç olarak yavaş yavaş taze hale gelir.

Su hangi sıcaklıkta donar? Bir çocuğun bile cevaplayabileceği en basit soru gibi görünüyor: normal şartlarda suyun donma sıcaklığı atmosferik basınç 760 mm Hg'de sıfır santigrat derecedir.

Ancak su (gezegenimizdeki son derece geniş dağılımına rağmen) en gizemli ve üzerinde yeterince çalışılmamış maddedir, dolayısıyla bu sorunun cevabı ayrıntılı ve mantıklı bir konuşma gerektirir.

• Rusya ve Avrupa'da sıcaklık Celsius ölçeğinde ölçülür, çoğu yüksek değer 100 derece işareti var.
• Amerikalı bilim adamı Fahrenheit 180 bölümlü kendi ölçeğini geliştirdi.
• Başka bir sıcaklık ölçüm birimi daha var - Lord Kelvin unvanını alan İngiliz fizikçi Thomson'un adını taşıyan kelvin.

Su koşulları ve türleri

Dünya gezegenindeki su üç ana toplanma durumunu alabilir: sıvı, katı ve gaz halinde, bunlar aynı anda birbirleriyle bir arada var olan farklı formlara dönüşebilir (deniz suyundaki buzdağları, gökyüzündeki bulutlardaki su buharı ve buz kristalleri, buzullar ve serbest akan nehirler).

Menşei, amacı ve bileşiminin özelliklerine bağlı olarak su şunlar olabilir:

• taze;
• mineral;
• deniz;
• içme (buraya musluk suyunu dahil ediyoruz);
• yağmur;
• çözülmüş;
• tuzlu;
• yapılandırılmış;
• damıtılmış;
• deiyonize.

Hidrojen izotoplarının varlığı su yapar:

1. ışık;
2. ağır (döteryum);
3. süper ağır (trityum).

Hepimiz suyun yumuşak veya sert olabileceğini biliyoruz: bu gösterge magnezyum ve kalsiyum katyonlarının içeriğine göre belirlenir.

Listelediğimiz su türlerinin ve toplam durumlarının her birinin kendi donma ve erime noktası vardır.

Suyun donma noktası

Su neden donar? Sade su her zaman bazı asılı mineral parçacıkları içerir veya organik kökenli. Bunlar küçük kil parçacıkları, kum veya ev tozu olabilir.

Sıcaklık ne zaman çevre Belirli değerlere düştüğünde bu parçacıklar, çevresinde buz kristallerinin oluşmaya başladığı merkezler rolünü üstlenirler.

Hava kabarcıklarının yanı sıra su içeren kabın duvarlarındaki çatlaklar ve hasarlar da kristalleşme çekirdeği haline gelebilir. Suyun kristalleşme sürecinin hızı büyük ölçüde bu merkezlerin sayısına göre belirlenir: ne kadar çok olursa sıvı o kadar hızlı donar.

Normal koşullar altında (normal atmosferik basınçta), suyun sıvıdan katıya faz geçişinin sıcaklığı 0 santigrat derecedir. Dışarıdaki su bu sıcaklıkta donar.

Sıcak su neden soğuk sudan daha hızlı donar?

Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar; bu fenomen, Tanganyika'dan bir öğrenci olan Erasto Mpemba tarafından fark edildi. Dondurma karışımlarıyla yaptığı deneyler, ısıtılmış kütlelerin donma oranının soğuk olanlardan önemli ölçüde daha yüksek olduğunu gösterdi.

Bunun nedenlerinden biri ilginç olay“Mpemba paradoksu” olarak adlandırılan, sıcak sıvının daha yüksek ısı transferinin yanı sıra içindeki varlığıdır Daha Soğuk suya kıyasla kristalizasyon çekirdekleri.

Suyun donma noktası ile rakım ilişkili midir?

Genellikle farklı yüksekliklerde olmakla ilişkilendirilen basınç değişiklikleri, suyun donma noktası normal koşulların standart özelliğinden kökten farklılaşmaya başlar.
Yükseklikte suyun kristalleşmesi aşağıdaki sıcaklık değerlerinde meydana gelir:

• Paradoksal olarak, 1000 m yükseklikte su 2 santigrat derecede donar;
• 2000 metre yükseklikte bu zaten 4 santigrat derecede gerçekleşir.

Dağlarda suyun en yüksek donma sıcaklığı 5.000 bin metrenin üzerindeki rakımda (örneğin Fan Dağları veya Pamir Dağları'nda) gözlenir.

Basınç suyun kristalleşme sürecini nasıl etkiler?

Suyun donma sıcaklığındaki değişikliklerin dinamiklerini basınçtaki değişikliklerle ilişkilendirmeye çalışalım.

• 2 atm basınçta su -2 derece sıcaklıkta donacaktır.
• 3 atm basınçta -4 santigrat derece sıcaklık suyu dondurmaya başlayacaktır.

Şu tarihte: yüksek tansiyon suyun kristalleşme sürecinin başladığı sıcaklık azalır ve kaynama noktası artar. Düşük basınçta taban tabana zıt bir resim elde edilir.

Bu nedenle yüksek rakım koşullarında ve seyrekleştirilmiş bir atmosferde, tenceredeki su zaten 80 derecede kaynadığından yumurtaları bile kaynatmak çok zordur. Bu sıcaklıkta yemek pişirmenin imkansız olduğu açıktır.

Şu tarihte: yüksek tansiyon Patenlerin bıçakları altında buzun erimesi işlemi çok düşük sıcaklıklarda bile gerçekleşir ancak bu işlem sayesinde patenler buzlu yüzey boyunca kayar.

Jack London'ın hikayelerinde ağır yüklü kızakların koşucularının donması da benzer şekilde anlatılır. Ağır kızakların karın üzerine baskı yapması karların erimesine neden oluyor. Ortaya çıkan su onların kaymasını kolaylaştırır. Ancak kızaklar durup uzun süre tek bir yerde kaldığı anda, yerinden çıkan su donarak koşucuları yola dondurur.

Sulu çözeltilerin kristalleşme sıcaklığı

Mükemmel bir çözücü olan su, çeşitli organik ve inorganik maddelerle kolayca reaksiyona girerek bazen beklenmedik kimyasal bileşiklerden oluşan bir kütle oluşturur. Elbette her biri farklı sıcaklıklarda donacaktır. Bunu görsel bir listeye yansıtalım.

• Alkol ve su karışımının donma noktası, içindeki her iki bileşenin yüzdesine bağlıdır. Çözeltiye ne kadar çok su eklenirse donma noktası sıfıra o kadar yaklaşır. Çözeltide alkol miktarı fazla ise -114 dereceye yakın değerlerde kristalleşme süreci başlayacaktır.

  Su-alkol çözeltilerinin sabit bir donma noktasına sahip olmadığını bilmek önemlidir. Genellikle kristalleşme sürecinin başlangıcındaki sıcaklık ve katı duruma son geçişin sıcaklığı hakkında konuşurlar.

  İlk kristallerin oluşumunun başlangıcı ile alkol çözeltisinin tamamen katılaşması arasında 7 derecelik bir sıcaklık aralığı vardır. Yani %40 konsantrasyonda alkol içeren suyun donma noktası başlangıç ​​aşaması-22,5 derece olup, çözeltinin katı faza son geçişi -29,5 derecede gerçekleşecektir.

Tuzlu suyun donma noktası, tuzluluk derecesi ile yakından ilişkilidir: çözeltide ne kadar fazla tuz olursa, cıva sütununun konumu o kadar düşük olur.

Suyun tuzluluğunu ölçmek için özel bir birim kullanılır - “ppm”. Böylece tuz konsantrasyonunun artmasıyla suyun donma noktasının düştüğünü tespit ettik. Bunu bir örnekle açıklayalım:

Okyanus suyunun tuzluluk seviyesi 35 ppm, ortalama donma noktası ise 1,9 derecedir. Karadeniz sularının tuzluluğu 18-20 ppm olduğundan, 18-20 ppm'den fazla donarlar. yüksek sıcaklık-0,9 ila -1,1 santigrat derece aralığında.

• Şekerli suyun donma noktası (molalitesi 0,8 olan bir çözelti için) -1,6 derecedir.
• Safsızlık içeren suyun donma noktası büyük ölçüde bunların miktarına ve sulu çözeltide bulunan yabancı maddelerin doğasına bağlıdır.
• Gliserinli suyun donma noktası çözeltinin konsantrasyonuna bağlıdır. 80 ml gliserin içeren çözelti -20 derecede donacak, gliserin içeriği 60 ml'ye düştüğünde -34 derecede kristalleşme süreci başlayacak ve %20'lik çözeltinin donma başlangıcı eksi beş derece olacaktır. Gördüğünüz gibi bu durumda doğrusal bir ilişki yoktur. % 10'luk bir gliserin çözeltisini dondurmak için -2 derecelik bir sıcaklık yeterli olacaktır.
• Sodalı suyun donma noktası (kostik alkali veya kostik soda) daha da gizemli bir tablo sunuyor: %44'lük bir kostik çözelti +7 santigrat derecede ve %80'i +130 santigrat derecede donar.

Tatlı su kütlelerinin dondurulması

Tatlı su kütlelerinde buz oluşumu süreci biraz farklı bir sıcaklık rejiminde gerçekleşir.

• Bir nehirdeki suyun donma noktası gibi göldeki suyun donma noktası da sıfır santigrat derecedir. En temiz nehirlerin ve akarsuların donması yüzeyden değil, üzerinde kristalizasyon çekirdeklerinin alt silt parçacıkları şeklinde mevcut olduğu alttan başlar. İlk başta dalgaların karaya attığı odun bir buz kabuğuyla kaplanır ve su bitkileri. Alttaki buz yüzeye çıktığı anda nehir anında donar.
• Baykal Gölü'ndeki donmuş su bazen sıfırın altındaki sıcaklıklara kadar soğuyabilir. Bu yalnızca sığ suda olur; su sıcaklığı sıfırın altında bir derecenin binde biri, bazen de yüzde biri olabilir.
• Buz örtüsünün kabuğunun altındaki Baykal suyunun sıcaklığı, kural olarak +0,2 dereceyi geçmez. Alt katmanlarda kademeli olarak en derin havzanın tabanında +3,2'ye yükselir.

Damıtılmış suyun donma noktası

Damıtılmış su donar mı? Suyun donması için, içinde hava kabarcıkları, asılı parçacıklar ve ayrıca bulunduğu kabın duvarlarına zarar verebilecek belirli kristalizasyon merkezlerinin olması gerektiğini hatırlayalım.

Tamamen herhangi bir yabancı maddeden arındırılmış damıtılmış suyun kristalizasyon çekirdeği yoktur ve bu nedenle donması çok düşük sıcaklıklarda başlar. Damıtılmış suyun ilk donma noktası -42 derecedir. Bilim adamları damıtılmış suyun -70 dereceye kadar aşırı soğutulmasını sağlamayı başardılar.

Kristalleşmeden çok düşük sıcaklıklara maruz bırakılan suya “aşırı soğutulmuş” denir. Bir şişe damıtılmış su koyarak bunu yapabilirsiniz. dondurucu, hipotermi sağlayın ve ardından çok etkileyici bir numara gösterin - videoyu izleyin:

Buzdolabından çıkarılan bir şişeye hafifçe vurarak veya içine küçük bir parça buz atarak, onun ne kadar anında uzun kristallere benzeyen buza dönüştüğünü gösterebilirsiniz.

Damıtılmış su: Bu arıtılmış madde basınç altında donuyor mu, donmuyor mu? Böyle bir işlem ancak özel olarak oluşturulmuş laboratuvar koşullarında mümkündür.

Tuzlu suyun donma noktası

Tablo, sıcaklığa ve tuz konsantrasyonuna bağlı olarak bir kalsiyum klorür CaCl2 çözeltisinin termofiziksel özelliklerini gösterir: çözeltinin özgül ısısı, termal iletkenlik, sulu çözeltilerin viskozitesi, bunların termal yayılımı ve Prandtl sayısı. Solüsyondaki CaCl2 tuzunun konsantrasyonu %9,4 ila %29,9 arasındadır. Özelliklerin verildiği sıcaklık, çözeltideki tuz içeriğine göre belirlenir ve -55 ile 20°C arasında değişir.

Kalsiyum klorür CaCl 2 eksi 55°C sıcaklığa kadar donmayabilir. Bu etkiyi elde etmek için çözeltideki tuz konsantrasyonunun %29,9 olması ve yoğunluğunun 1286 kg/m3 olması gerekir.

Bir çözeltideki tuz konsantrasyonu arttıkça, yalnızca yoğunluğu artmaz, aynı zamanda sulu çözeltilerin dinamik ve kinematik viskozitesi ve Prandtl sayısı gibi termofiziksel özellikler de artar. Örneğin, CaCl2 çözeltisinin dinamik viskozitesi 20°C sıcaklıkta %9,4 tuz konsantrasyonu 0,001236 Pa s'ye eşittir ve çözeltideki kalsiyum klorür konsantrasyonu %30'a yükseldiğinde dinamik viskozitesi 0,003511 Pa s değerine yükselir.

Bu tuzun sulu çözeltilerinin viskozitesinin en çok sıcaklıktan etkilendiğine dikkat edilmelidir. Bir kalsiyum klorür çözeltisi 20°C'den -55°C'ye soğutulduğunda dinamik viskozitesi 18 kat, kinematik viskozitesi ise 25 kat artabilir.

Aşağıdakiler verilmiştir CaCl2 çözeltisinin termofiziksel özellikleri:

• , kg/m3;
• donma sıcaklığı °C;
• sulu çözeltilerin dinamik viskozitesi, Pa s;
• Prandtl numarası.

Sıcaklığa bağlı olarak kalsiyum klorür çözeltisi CaCl2 yoğunluğu

Tablo, sıcaklığa bağlı olarak çeşitli konsantrasyonlardaki kalsiyum klorür çözeltisi CaCl2'nin yoğunluk değerlerini göstermektedir.
Solüsyondaki kalsiyum klorür CaCl2 konsantrasyonu -30 ila 15°C sıcaklıkta %15 ila %30 arasındadır. Sulu bir kalsiyum klorür çözeltisinin yoğunluğu, çözeltinin sıcaklığı azaldıkça ve içindeki tuz konsantrasyonu arttıkça artar.

Sıcaklığa bağlı olarak CaCl2 çözeltisinin ısıl iletkenliği

Tablo, negatif sıcaklıklarda çeşitli konsantrasyonlardaki kalsiyum klorür çözeltisi CaCl2'nin termal iletkenlik değerlerini göstermektedir.
Solüsyondaki CaCl2 tuzunun konsantrasyonu, -20 ila 0°C arasındaki bir sıcaklıkta %0,1 ila %37,3 arasındadır. Bir çözeltideki tuz konsantrasyonu arttıkça termal iletkenliği azalır.

CaCl2 çözeltisinin 0°C'deki ısı kapasitesi

Tablo, 0°C'de çeşitli konsantrasyonlardaki kalsiyum klorür çözeltisi CaCl2'nin kütle ısı kapasitesini göstermektedir. Solüsyondaki CaCl2 tuzunun konsantrasyonu %0,1 ila %37,3 arasındadır. Çözeltideki tuz konsantrasyonunun artmasıyla ısı kapasitesinin azaldığı unutulmamalıdır.

NaCl ve CaCl2 tuzlarının çözeltilerinin donma noktası

Tablo, tuz konsantrasyonuna bağlı olarak sodyum klorür tuzları NaCl ve kalsiyum CaCl2 çözeltilerinin donma sıcaklığını göstermektedir. Solüsyondaki tuz konsantrasyonu %0,1 ila %37,3 arasındadır. Donma noktası tuzlu su çözeltisi tuz konsantrasyonuyla belirlenir Solüsyonda ve sodyum klorürde NaCl ötektik solüsyonda eksi 21,2°C değerine ulaşabilir.

Şunu belirtmek gerekir ki sodyum klorür çözeltisi eksi 21,2°C sıcaklığa kadar donmayabilir ve bir kalsiyum klorür çözeltisi, eksi 55°C.

Sıcaklığa bağlı olarak NaCl çözeltisinin yoğunluğu

Tabloda sıcaklığa bağlı olarak çeşitli konsantrasyonlardaki sodyum klorür NaCl çözeltisinin yoğunluk değerleri gösterilmektedir.
Solüsyondaki NaCl tuzunun konsantrasyonu% 10 ila 25 arasındadır. Çözeltinin yoğunluk değerleri -15 ila 15°C arasındaki sıcaklıklarda gösterilir.

Sıcaklığa bağlı olarak NaCl çözeltisinin ısıl iletkenliği

Tablo, negatif sıcaklıklarda çeşitli konsantrasyonlarda bir sodyum klorür NaCl çözeltisinin termal iletkenlik değerlerini göstermektedir.
Solüsyondaki NaCl tuzunun konsantrasyonu, -15 ila 0°C arasındaki bir sıcaklıkta %0,1 ila %26,3 arasındadır. Tablo, sulu bir sodyum klorür çözeltisinin termal iletkenliğinin, çözeltideki tuz konsantrasyonu arttıkça azaldığını göstermektedir.

NaCl çözeltisinin 0°C'deki özgül ısı kapasitesi

Tablo, 0°C'de çeşitli konsantrasyonlardaki sulu sodyum klorür NaCl çözeltisinin kütle özgül ısı kapasitesini göstermektedir. Solüsyondaki NaCl tuzunun konsantrasyonu %0,1 ila %26,3 arasındadır. Tablo, çözeltideki tuz konsantrasyonu arttıkça ısı kapasitesinin azaldığını göstermektedir.

NaCl çözeltisinin termofiziksel özellikleri

Tablo, sıcaklığa ve tuz konsantrasyonuna bağlı olarak bir sodyum klorür NaCl çözeltisinin termofiziksel özelliklerini göstermektedir. Solüsyondaki sodyum klorür NaCl konsantrasyonu %7 ila %23,1 arasındadır. Sulu bir sodyum klorür çözeltisi soğutulduğunda, spesifik ısı kapasitesinin biraz değiştiği, termal iletkenliğin azaldığı ve çözeltinin viskozitesinin arttığı unutulmamalıdır.

Aşağıdakiler verilmiştir NaCl çözeltisinin termofiziksel özellikleri:

• çözelti yoğunluğu, kg/m3;
• donma sıcaklığı °C;
• özgül (kütle) ısı kapasitesi, kJ/(kg derece);
• termal iletkenlik katsayısı, W/(m derece);
• çözeltinin dinamik viskozitesi, Pa s;
• çözeltinin kinematik viskozitesi, m2 /s;
• termal yayılma katsayısı, m2 /s;
• Prandtl numarası.

15°C'deki konsantrasyona bağlı olarak sodyum klorür NaCl ve kalsiyum CaCl2 çözeltilerinin yoğunluğu

Tablo, konsantrasyona bağlı olarak sodyum klorür NaCl ve kalsiyum CaCl2 çözeltilerinin yoğunluk değerlerini göstermektedir. Solüsyondaki NaCl tuzunun konsantrasyonu, 15°C solüsyon sıcaklığında %0,1 ila %26,3 arasındadır. Çözeltideki kalsiyum klorür CaCl2 konsantrasyonu, 15°C sıcaklıkta %0,1 ila %37,3 arasında değişir. Sodyum ve kalsiyum klorür çözeltilerinin yoğunluğu, tuz içeriğinin artmasıyla artar.

Sodyum klorür NaCl ve kalsiyum CaCl 2 çözeltilerinin hacim genleşme katsayısı

Tablo, konsantrasyona ve sıcaklığa bağlı olarak sulu sodyum klorür NaCl ve kalsiyum CaCl2 çözeltilerinin ortalama hacimsel genleşme katsayısının değerlerini vermektedir.
NaCl tuzu çözeltisinin hacimsel genleşme katsayısı -20 ila 20°C arasındaki bir sıcaklıkta gösterilir.
Bir CaCl2 klorür çözeltisinin hacimsel genleşme katsayısı, -30 ila 20°C arasındaki sıcaklıklarda sunulur.

Kaynaklar:

1. Danilova G.N. ve ark. Gıda ve soğutma endüstrisindeki ısı transfer süreçleriyle ilgili sorunların toplanması. M.: Gıda endüstrisi, 1976. - 240 s.