Содержание
Какая вода замерзает быстрее — пресная или соленая: при 0 градусов, какова температура замерзания и от чего она зависит?
Содержание
- Какая превратится в лед быстрее?
- Сравнительные показатели
- Температура замерзания
- Почему несоленая замерзнет при 0 градусов, а соленая – меньше 0 градусов?
- Факторы и их влияние
- Как происходит кристаллизация в различных растворах?
- Видео по теме статьи
- Заключение
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.
А какова Ваша оценка данной статье?
Загрузка…
15 фактов о воде — Водоканал Минского района Официальный сайт
Факт первый: самая чистая вода в Финляндии;
По данным ЮНЕСКО, самая чистая вода находится в Финляндии. Всего в исследовании свежей природной воды принимало участие 122 страны. При этом 1 млрд людей по всему миру вообще не имеет доступа к безопасной воде.
Самая чистая вода
Факт второй: лед быстрее получить из горячей воды;
Какая вода быстрее превратится в лед: горячая или холодная? Если рассуждать логически, то, конечно, холодная. Ведь горячей нужно сначала остыть, а потом уже замерзнуть, а вот холодной остывать не нужно. Однако опыты показывают, что в лед быстрее превращается именно горячая вода.
Точного ответа на вопрос, почему все-таки горячая вода замерзает быстрее холодной, до сих пор не существует.
Возможно, дело в разнице в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо причина в воздействии разжиженных газов на горячую и холодную воду.
Факт третий: сверхохлаждение воды;
Все хорошо помнят из школьного курса физики, что вода замерзает при 0 градусов, а при 100 градусах закипает. Однако существует так называемое сверхохлаждение воды. Таким свойством обладает очень чистая вода – без примесей. Даже при охлаждении ниже точки замерзания такая вода остается жидкой. Но и в том, и в другом случае существуют температуры, при которых вода станет льдом или закипит.
Факт четвертый: у воды более 3 состояний;
Еще со школы все знают, что у воды есть 3 агрегатных состояния: жидкое, твердое и газообразное. Однако ученые выделяют 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.
3 состояния воды
Факт пятый: вода как стекло;
Что будет, если взять замерзшую чистую воду и продолжить охлаждение? С водой произойдут чудесные превращения.
При минус 120 градусах по Цельсию вода становится сверхвязкой или тягучей, а при температуре ниже минус 135 градусов она превращается в «стеклянную» воду. «Стеклянная» вода – это твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура, как в стекле.
Факт шестой: основа жизни – это вода;
Все живые животные и растительные существа состоят из воды:
- животные – на 75%;
- рыбы – на 75%;
- медузы – на 99%;
- картофель — на 76%;
- яблоки — на 85%;
- помидоры — на 90%;
- огурцы — на 95%;
- арбузы — на 96%;
Даже человек состоит из воды. 86% воды содержится в теле у новорожденного и до 50% у пожилых людей.
Всё состоит из воды
Факт седьмой: вода – переносчик болезней;
Вода не только дарит жизнь, но может и отнимать ее. 85% всех заболеваний в мире передается с помощью воды. Ежегодно 25 млн. человек умирает от этих заболеваний.
Факт восьмой: человек без воды умирает;
Если человек теряет 2% воды от массы своего тела, то у него возникает сильная жажда.
Если проценты потерянной воды увеличатся до 10, то у человека начнутся галлюцинации. При потере в 12% человек не сможет восстановиться без помощи врача. При потере в 20% человек умирает.
Факт девятый: больше всего пресной воды – в ледниках;
Где больше всего воды? Ответ кажется очевидным: в Мировом океане. Однако на самом деле, в мантии Земли воды содержится в 10-12 раз больше, чем в Мировом океане. При этом почти вся имеющаяся на планете масса воды не пригодна для питья. Мы можем пить только 3% воды – именно столько у нас запасов пресной воды. Но даже большая часть этих 3% недоступна, так как содержится в ледниках.
Ледники
Факт десятый: вода как диета;
С помощью воды можно бороться с лишним весом. Употребляя из напитков только воду, можно резко снизить общую калорийность рациона. Во-первых, потому, что человек прекращает пить калорийные сладкие газировки и соки, во-вторых, потому, что после воды меньше тянет взять сладостей, как в случае с чаем или кофе.
Факт одиннадцатый: вода для здорового сердца;
Вода помогает снизить вероятность сердечного приступа. Во время исследований ученые выяснили, что те люди, которые пьют около шести стаканов воды в день, меньше подвержены риску сердечного удара в отличие от тех, кто выпивает всего два стакана.
Факт двенадцатый: 35 тонн воды за жизнь;
Без воды человек может прожить очень не долго. Потребность в воде стоит на втором месте после кислорода. Без еды человек может прожить около шести недель, а без воды – пять-семь суток. За всю свою жизнь человек выпивает примерно 35 т воды.
Факт тринадцатый: самая дорогая вода;
Вода может быть бесплатной, а может быть и очень дорогой. Самая дорогая в мире вода продается в Лос-Анджелесе. Производители упаковывают драгоценную жидкость со сбалансированным вкусом и значением ph в бутылки со стразами «Swarovski». Стоит такая вода 90 $ за 1 л.
Самая дорогая вода
Факт четырнадцатый: есть вода, которая горит;
Существует и опасная вода.
Так, например, в Азербайджане есть вода, в которой много метана, поэтому она может загореться, если поднести к ней спичку. А в Сицилии в одном из озер есть подводные источники кислоты, которые отравляют всю воду в этом водоеме.
Факт пятнадцатый: белок в воде;
Морская вода – весьма питательная субстанция. В 1 куб. см такой воды содержится 1.5 г белка и других веществ. Ученые считают, что один только Атлантический океан по своей питательности оценивается в 20 тыс. урожаев, которые собирают за год по всей суше.
Белок в воде
Источник: чистая вода
Понимание процесса заморозки
Понимание процесса заморозки
Магазин не будет работать корректно в случае, если куки отключены.
Возможно, в вашем браузере отключен JavaScript. Для максимально удобной работы с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.
Перейти к меню содержимого
Поиск
Поиск
Учетная запись
Артикул
Для сохранения высококачественных замороженных продуктов важно понимать процесс замораживания.
Перейти в конец галереи изображений
Каз на pixabay.com.CCO
Перейти в начало галереи изображений
Наука замораживания
Вода и продукты замерзают по-разному. Когда вода замерзает и образуются кристаллы льда, на самом деле выделяется небольшое количество тепла. Температура воды остается на уровне 32 ° F по мере роста кристаллов льда, а затем происходит быстрое падение температуры по мере охлаждения кристаллов льда. Поскольку продукты питания представляют собой сложную смесь многих веществ, их температура замерзания ниже точки замерзания воды. Медленное падение температуры происходит по мере того, как внутри пищи образуются кристаллы льда. Затем температура падает быстрее, так как кристаллы остывают внутри пищи. Каждый продукт замерзнет по-разному в зависимости от количества воды, сахара, мышечной ткани или воздуха в продукте.
Быстрая заморозка улучшает качество продуктов. Чем быстрее продукты замерзают, тем мельче образуются кристаллы.
Мелкие кристаллы наносят меньше повреждений клеточным стенкам. При медленном замораживании образуются большие кристаллы льда, которые пробивают клеточные мембраны. В результате, когда оттаивают продукты с крупными кристаллами льда, больше стекает и теряется жидкость. Маленькие кристаллы нестабильны и со временем вырастают, образуя более крупные кристаллы. Это особенно заметно в цикле замораживания-оттаивания в безморозных морозильных камерах. В период разморозки продукты немного оттаивают, позволяя кристаллам льда расти и разрушать больше клеток при повторном замораживании. Открытие двери морозильной камеры также позволяет теплу поступать в морозильную камеру и повторять этот цикл замораживания-оттаивания. Морозильная камера ларя может быть лучше в снижении потерь тепла при открытии двери, потому что теплый воздух поднимается вверх.
Сжигание в морозильной камере
Испарение происходит во время цикла замораживания-оттаивания, что приводит к обезвоживанию продукта. Это называется морозильным ожогом, сухими серовато-коричневыми пятнами на поверхности продуктов.
Это часто более заметно на мясе, потому что оно часто неправильно завернуто. Морозный ожог возникает, когда замороженные продукты повреждаются из-за роста кристаллов и обезвоживания, подвергая продукты воздействию кислорода. Кислород оказывает отбеливающее действие на пищу. Морозильный ожог приводит к потере текстуры, цвета, вкуса и аромата.
Во избежание ожогов от морозильной камеры:
- Быстро замораживайте продукты при как можно более низкой температуре. Рекомендуется ноль градусов по Фаренгейту или ниже.
- Если вы замораживаете большое количество продуктов одновременно, установите температуру морозильной камеры на 10 градусов ниже обычной, пока продукты не замерзнут.
- Во избежание колебаний температуры не открывайте морозильную камеру больше, чем необходимо.
- Выберите морозильник с ручной разморозкой.
- Такие продукты, как рыбное филе, можно окунуть в ледяную воду и заморозить по отдельности. Это создает покрытие льда вокруг продукта, чтобы предотвратить контакт с воздухом.
- Выберите полиэтиленовые пакеты, специально предназначенные для замораживания; мешки для хранения не являются паронепроницаемыми.
- Выдавите воздух из пакетов перед запечатыванием и плотно закройте. Вакуумные пакеты также удаляют воздух.
- Минимизируйте свободное пространство в пластиковых контейнерах. Положите скомканный кусок полиэтиленовой пленки или водостойкой бумаги поверх замороженных фруктов, чтобы они оставались под сахарным сиропом.
- Бумага для заморозки имеет покрытие, препятствующее переносу воздуха. Оберните пакеты с мясом бумагой для замораживания или прочной алюминиевой фольгой.
Инактивирующие ферменты
Изменение цвета поверхности происходит, когда ферменты в пищевых продуктах подвергаются воздействию кислорода воздуха. Эти ферменты инактивируются в большинстве овощей путем бланширования сырого овоща в кипящей воде или на пару в течение определенного времени. Бланширование паром занимает на 50 % больше времени и желательно для продуктов с высоким содержанием влаги, таких как брокколи и цветная капуста.
Бланширование также смягчает продукты, облегчая их упаковку, и уничтожает некоторые микроорганизмы. Полностью охладите бланшированные продукты перед упаковкой и помещением в морозильную камеру. Ферменты в продуктах, приготовленных перед заморозкой, таких как тыквенное пюре или яблочное пюре, разрушаются в процессе приготовления.
Ферменты во фруктах обычно контролируются добавлением аскорбиновой кислоты (витамина С) и/или сахара. Сахар можно добавлять в виде сиропа или посыпать фрукты, вытягивая из них натуральный сок. Замораживание фруктов во фруктовом соке, содержащем аскорбиновую кислоту, поможет контролировать потерю цвета, но не даст преимущества контроля текстуры, как в сахарных сиропах.
Серия продуктов Let’s Preserve от Penn State Extension содержит конкретные рекомендации по заморозке различных фруктов и овощей.
Персонализация
ваш опыт работы с Penn State Extension и будьте в курсе
новейшее в сельском хозяйстве.
Информационный бюллетень
Подпишитесь на нашу новостную рассылку:
Для входа требуется адрес электронной почты
Как замерзает вода — Alcademics
Этот пост о том, как замерзает озеро, но это должно быть более или менее то же самое о том, как замерзает изолированный контейнер в морозильной камере. Информация взята из превосходной книги «Лед: природа, история и использование удивительного вещества» Марианы Госнелл.
Оборачиваемость
При понижении температуры вода в озере «переворачивается». Верхний слой воды днем нагревается солнцем и поэтому теплее и легче, чем слои под ним. Ночью без солнца прохладный воздух над озером охлаждает верхний слой воды, что делает его более плотным, чем слои под ним. Верхний слой воды тонет. Новый верхний слой становится холоднее, пока тоже не утонет. Это повторяется до тех пор, пока верхняя часть водяного столба не достигнет такой же низкой температуры.
Эта температура не температура замерзания 32 градуса по Фаренгейту, а 39 градусов.
Это температура, при которой вода наиболее плотная и тяжелая. Это также означает, что при этой температуре вода сжимается и занимает меньше всего места.
Скрытая теплота плавления
После того, как температура воды в озере достигает 39 градусов по всей верхней части водной толщи, когда холодный воздух над ним опускается до более низкой температуры, чем температура воды, вода охлаждается до температуры ниже 39 градусов.градусов. Теперь, однако, вода, становящаяся холоднее, делает ее легче, чем 39-градусная вода под ней, поэтому вода больше не переворачивается. Он остается сверху и продолжает охлаждаться до замерзания.
Чтобы вода при температуре 32 градуса превратилась в лед при температуре 32 градуса, необходимо затратить много энергии. Обычно требуется 1 калория энергии, чтобы изменить температуру 1 грамма воды на 1 градус Цельсия, но когда вода переходит из фазы в лед, она должна отдать почти 80 калорий энергии, чтобы изменить фазу без изменения температуры вообще.
Иногда, когда вода отдает «скрытое тепло» для перехода в другую фазу, над поверхностью воды видны клочья тумана.
Зарождение
В большинстве случаев кристаллы льда образуются в точке зарождения: части чего-то, вокруг чего строится кристалл льда. Часто это примеси в воде, а в озере может быть грязь, снег или даже дождь.
Кристаллы льда, которые образуются изначально, могут иметь причудливую форму на поверхности воды, а не ровную сетку.
Озера имеют тенденцию замерзать снаружи внутрь, так как точки зарождения находятся на берегу, а вода там не такая глубокая. Я предполагаю, что лотки для кубиков льда также будут замерзать снаружи внутрь, поскольку точка зарождения будет точками вдоль края лотка.
Чистый лед
Чистый лед на озере указывает на то, что оно медленно замерзало. Когда формируются кристаллы льда, кристаллическая решетка становится плотной, и в ней нет места для примесей. (Ирония судьбы, поскольку примеси обычно необходимы для начала процесса кристаллизации.
) Таким образом, медленно замерзающий лед отбрасывает примеси, включая воздух, минералы и соли, и отталкивает их в сторону.
Вот почему последняя часть льда замерзает там, где есть захваченный воздух и примеси. Большинство кубиков льда мутные в середине, потому что вода замерзает со всех четырех сторон контейнера; снаружи. На озере или при использовании изолированного охладителя в морозильной камере дома единственный холод исходит сверху.
В озере вода не промерзает до самого дна, поэтому озерный лед очень прозрачен — примеси и воздух под ним еще в жидкости. В кулере в морозилке мутная часть льда только на дне — последнее место, которое промерзает.
Подробнее Замораживание
После того, как кристаллы льда сформировались на поверхности, они постепенно начинают расти вниз, утолщая лед. Но по мере того, как лед утолщается, вода под ним превращается в лед более медленными темпами. Это связано с тем, что лед является плохим проводником тепла, поэтому чем толще лед, тем большее расстояние должна пройти скрытая теплота замерзания до холодного воздуха над прудом.