Чому вода замерзає?
Людське життя завжди залежала, і буде залежати від води. Саме тому з давніх-давен люди спостерігали за нею дуже уважно. Вони виявили, що в холодну погоду вода замерзає, перетворюючись у тверду речовину - лід, який при нагріванні знову стає рідиною, тобто водою. Як це відбувається, чому вода замерзає, стаючи льодом?
Що таке кристалізація
Більшість речовин на планеті як природних, так і штучних, можуть перебувати в кількох агрегатних (фазових) состояніях.Так називаються форми їх існування, які можуть змінювати один одного. Зміна форм залежить від зовнішніх умов. У природі є 3 стану речовини - газоподібний, рідкий і твердий.
Більше 80% води на нашій планеті перебуває в рідкому стані. Це говорить про те, що молекули води рухаються швидко і мають між собою слабку зв`язок. З цих причин вода може приймати будь-яку форму, але зберегти її вона не зможе.
Але якщо рідина охолоджувати, тоді вона переходить в твердий стан. Швидкість руху її молекул може сповільнитися настільки, що між ними встановлюється стійкий зв`язок. Виходить тверде тіло, у якого є своя внутрішня структура. Коли структура впорядкована, тоді вона називається кристалічною. В даному випадку лід - це кристалічна речовина. Кристали льоду мають форму шестикутника.
Перехід речовини з рідини в тверде тіло називається кристалізацією або застигання. Зворотний процес, тобто перехід з твердого стану в рідину - плавленням.
0 градусів на шкалою Цельсія був встановлений на температури замерзання прісної
Що таке "Ефект Мпемби"?
Парадокс того, що кристалізація у гарячої води настає раніше ніж у холодної, відомий під назвою "Ефект Мпемби". Існує кілька варіантів, що пояснюють, чому гаряча вода швидше замерзає, в порівнянні з холодною. Розглянь деякі з цих варіантів:
1. Гаряча вода має більше центрів кристалізації, ніж холодна. А при їх малій кількості ускладнюється перехід в твердий стан.
2. Холодна вода замерзати починає зверху. Цим самим погіршуються процеси конвекції і тепловипромінювання. Гаряча ж вода замерзає знизу. Тобто тепловіддача у гарячої води вище, ніж у холодній.
3. Випаровування гарячої води відбувається швидше. Цим самим зменшується її обсяг. А вода з меншим об`ємом замерзне швидше.
4. Якщо під контейнером з гарячою водою є снігова підкладка, то вона протавали, і теплової контакт контейнера і охолоджуючої поверхні поліпшується. Тим самим тепловіддача збільшується. Під контейнером з холодною водою сніг не тане.
Чому солона вода не замерзає?
Вода замерзає (кристалізується) при будь-солоності. Просто температура замерзання у такої води нижче. Наприклад: дистильована вода, в якій немає солей, застигає при 0 * С вода, де на 1 л розчинено 2 г солі, замерзає при -0,1 * С- океанська вода (35 г солі / 1л) починає замерзати при -1, 9 * С.
В даному випадку йде процес кристалізації тільки води, а сам соляний розчин має ще нижчу температуру замерзання. Ось з цієї причини арктичний лід завжди прісний.
