Замерзает как вода: Чому замерзає і кипить вода

Содержание

10 Почему океан не замерзает, или Вымораживание чистой воды

Почему океан не замерзает, или Вымораживание чистой воды

Для опыта нам потребуются: пластиковая баночка, соль.

Все говорят про экологию. Модное слово такое. Обычно при этом имеют в виду загрязнение окружающего нас мира. Действительно, загрязнить можно все что угодно. Проблема эта стара как сам мир. Например, многие первобытные племена вынуждены были время от времени менять место стоянки, хотя пищи было еще вдоволь и враги не нападали. Просто отходы, мусор, грязь так забивали поселение, что становилось невыносимым само существование – и люди уходили. А вот жители древнего русского города Новгорода примерно один раз в каждые пятнадцать лет перестилали мостовые из бревен. Грязь затапливала улицы, и приходилось поверх старых бревен класть новые. Когда археологи стали раскапывать эти бревна, оказалось, что чуть ли не пятнадцать или двадцать слоев были наложены друг на друга! Огромная поленница на месте улицы!

На фотографии видно, что внутри куска льда образуются как бы пузырьки, направленные к центру. Это показывает, что лед растет от стенок внутрь. То есть получается как бы стаканчик, внутри которого еще не замерзшая вода.

Как же борются с загрязнением воды? Ее пропускают через специальные фильтры, обрабатывают различными веществами, отстаивают в отстойниках… Мы же попробуем простой опыт с вымораживанием.

Возьми любую пластиковую (не стеклянную!) баночку. Можно использовать пустую коробочку из-под йогурта. Только помой ее тщательно с мылом и ополосни, чтобы она была чистой. (Мы уже знаем, что замораживать воду в стеклянной банке нельзя.) Налей в нее обычной воды из-под крана. Добавь четверть чайной ложки соли. Размешай. На вкус это будет обычная соленая вода, достаточно противная, кстати.

Поставь ее в морозилку на ночь. Пусть вода замерзнет. Утром достань ее из морозилки и посмотри внимательно на лед. Во-первых, ты увидишь, что он весь какой-то ребристый и бугристый, словно из смерзшихся иголок и крупинок. По крайней мере, отличается от обычного льда.

А вот на этой фотографии видно, что внутри прозрачного льда образуется как бы «вставленный» кусок изо льда непрозрачного. Почему? Кстати, обратите внимание, что у куска льда есть «крышка». Я подкрасил верх зеленкой, чтобы ее лучше было видно. Эта крышка образуется сразу, как лед на озере, и потом растет вниз, навстречу льду, нарастающему на стенках и дне.

Если начать подтаивать лед под струей воды, то видно, что крышка и дно куска льда более плотные, в первую очередь тает рыхлый лед, который замерз в последнюю очередь.

Здесь я дам еще пояснения к опыту. Мы видим, что внутри есть непрозрачный цилиндр льда. Оказывается, что чем больше в воде растворено всяких солей, чем больше в ней примесей, тем сильнее должен быть мороз, чтобы заморозить ее. Поэтому происходит забавная вещь: первым вдоль стенок и дна замерзает более чистая вода, а вода с примесями и растворенными солями смерзается в центре потом, в последнюю очередь. Это означает, что если заморозить воду с равномерно растворенными в ней примесями (попросту – грязью), то на стенках будет более чистый лед, а внутри – более грязный. Значит, просто заморозив воду, мы разделяем ее по чистоте! Можно без всяких фильтров получать более чистую воду из загрязненной. Итак, как получить более чистую воду?

Надо оставить эту пластмассовую баночку на некоторое время в теплой комнате, положив в миску. Когда лед внутри немного оттает, слей из нее «первую» воду в отдельную чашку и поставь рядом.

Очень важно не прозевать момент. Нужно через каждые полчаса сливать воду из пластмассовой баночки в раковину, чтобы под конец остался лишь небольшой кусочек льда (размером с ластик). Вот эту «последнюю» воду уже тоже можно перелить еще в одну чашку.

У тебя две чашки. В одной вода с верхнего слоя льда, во второй вода «из глубины» льда. Попробуй теперь на вкус воду из одной и из другой чашки. Ты увидишь, что вода отличается. Оказывается, внутри льда собралась соленая вода, а снаружи – чистая!

Происходит это потому, что вода замерзает неодинаково. Чем соленее вода, тем хуже она замерзает. Тепло отнимается в первую очередь от краев, поэтому у краев вода начинает замерзать – и более соленый раствор как бы перемещается внутрь.

То есть, если у нас есть загрязненная вода, мы ее замораживаем, а потом этот кусок льда ставим «обтаивать». Не дожидаемся, пока он обтает полностью, а собираем только воду с внешних краев – это более чистая вода. В принципе, если проделать это несколько раз подряд, – выбрасывая «грязный» лед и повторно замораживая уже более чистую воду с краев, – можно добиться довольно высокой очистки воды в домашних условиях. Именно по причине более высокой солености вода в морях и океанах замерзает при более низких температурах, чем пресные озера. Вода же в океанах соленая!

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

ПЕРВАЯ КАПЛЯ ТАЛОЙ ВОДЫ

13. Сухим из воды

13. Сухим из воды
Сейчас вы убедились, что воздух, окружающий нас со всех сторон, давит со значительной силой на все вещи, с которыми он соприкасается. Опыт, который мы собирается описать, еще нагляднее докажет вам существование этого, как физики говорят, «атмосферного

Волны на поверхности воды

Волны на поверхности воды
Каждый знает, что водяные волны бывают разные. На поверхности пруда едва заметная зыбь слегка качает пробку рыболова, а на морских просторах огромные водяные валы раскачивают океанские пароходы. Чем же отличаются волны друг от друга?Посмотрим,

ЛЕКЦИЯ II СВЕЧА. ЯРКОСТЬ ПЛАМЕНИ. ДЛЯ ГОРЕНИЯ НЕОБХОДИМ ВОЗДУХ. ОБРАЗОВАНИЕ ВОДЫ

ЛЕКЦИЯ II
СВЕЧА. ЯРКОСТЬ ПЛАМЕНИ. ДЛЯ ГОРЕНИЯ НЕОБХОДИМ ВОЗДУХ. ОБРАЗОВАНИЕ ВОДЫ
На прошлой лекции мы рассмотрели общие свойства и расположение жидкой части свечи, а также и то, каким образом эта жидкость попадает туда, где происходит горение. Вы убедились, что когда свеча

ЛЕКЦИЯ III ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ. ВОДА, ОБРАЗУЮЩАЯСЯ ПРИ ГОРЕНИИ. ПРИРОДА ВОДЫ. СЛОЖНОЕ ВЕЩЕСТВО. ВОДОРОД

ЛЕКЦИЯ III
ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ. ВОДА, ОБРАЗУЮЩАЯСЯ ПРИ ГОРЕНИИ. ПРИРОДА ВОДЫ. СЛОЖНОЕ ВЕЩЕСТВО. ВОДОРОД
Надеюсь, вы хорошо помните, что в конце прошлой лекции я использовал выражение «продукты горения свечи». Ведь мы убедились, что когда горит свеча, мы можем при помощи

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА ПО МЕТОДУ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ
ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА ПО МЕТОДУ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
9.36. Следующие две главы посвящены описанию трех методов, применяемых для промышленного разделения изотопов урана. Они имеют наибольшее значение для Проекта в настоящее время. В начале работы

17 Стоячая волна, или Буря в стакане воды

17
Стоячая волна, или Буря в стакане воды
Для опыта нам потребуются: большая пластмассовая миска (можно взять широкую пластиковую бутылку с отрезанным горлышком), миксер.
Раз уж мы начали про веревки, подумаем, какие законы физики можно изучить с помощью веревки. Жидкости

8.3. Выброс струй воды и цунами, вызванные ударами

8.3. Выброс струй воды и цунами, вызванные ударами
Моря и океаны покрывают большую часть поверхности Земли, поэтому вероятность ударов астероидов и комет по водной поверхности выше, чем по суше.Волны в воде в ближней зоне удара. Волны, вызванные падением метеороидов в

Сухим из воды

Сухим из воды
Вам уже известно, что воздух, окружающий нас со всех сторон, давит с значительной силой на все вещи, с которыми он соприкасается. Опыт, о котором сейчас будет рассказано, еще нагляднее покажет вам существование атмосферного давления.Положите на плоскую

GISMETEO: Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Ответ на вопрос найден — События

15 янв, 11:43, 2017

События

Если в морозную погоду плеснуть из емкости холодную воду, она просто брызгами упадет на землю. Кипящая вода же превратится в снежный пар. Этот факт известен со времен Аристотеля, но объяснения феномену до последнего момента не было.

В 2012 году Королевское химическое общество Великобритании даже провело соревнование, чтобы посмотреть, смогут ли ученые разгадать тайну эффекта Мпембы (названного в честь Эрасто Мпембы, танзанского школьника, который в 1960-х гг. заморозил кипящее молоко, чтобы приготовить мороженое быстрее своих друзей). На конкурс было подано более 22 тысяч заявок, но объяснения явлению так и не поступило.

Исследование, опубликованное в журнале «Химическая теория и вычисления», однако, объясняет феномен на молекулярном уровне. Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Ученые предполагают, что водородные связи, сформированные между атомами водорода и кислорода соседних молекул воды, ключ к разгадке эффекта Мпембы. В холодной воде есть и сильные, и слабые водородные связи, в то время как горячая вода в основном состоит только из сильных водородных связей, так как слабые связи распадаются в процессе нагревания.

Распавшиеся молекулы образуют «шестиугольную решетку твердого льда», и это ключ к разгадке эффекта Мпембы. В холодной воде водородные связи должны распасться, чтобы начался процесс заморозки. Но если связи уже распались в горячей воде, лед образуется быстрее, так как структуры, необходимые для этого, уже существуют.

Впрочем, ряд ученых полагает, что данный эффект «работает» далеко не всегда: на то, какая вода замерзнет быстрее, в значительной степени влияет среда, то есть условия проведения эксперимента.

Больше интересного в «Телеграме»

Читайте нас в «Дзене»

Вода ведет себя иначе, чем все другие жидкости из-за этой уникальной молекулярной причуды Она ведет себя не так, как любая другая жидкость.

И ученые думают, что выяснили почему — и это связано со странным расположением его молекул.

Одним из самых странных свойств воды является ее необычная плотность. Обычно жидкости становятся все более плотными по мере охлаждения, но вода достигает максимальной плотности примерно при 4 градусах Цельсия (39.2 по Фаренгейту).

Ниже этой точки его плотность на меньше , поэтому, когда он замерзает и становится льдом при 0 градусов по Цельсию (32 по Фаренгейту), лед становится менее плотным, чем вода. Вот почему водяной лед плавает, а водоемы замерзают сверху вниз.

Но это еще не все. Вода также имеет очень высокое поверхностное натяжение — кроме ртути, у нее самое высокое поверхностное натяжение среди всех жидкостей. Это то, что позволяет водяным паукам скользить по вершине.

Вдобавок ко всему, вода имеет еще и необычайно высокую температуру кипения, и то, что в ней растворяется столько химических веществ, тоже весьма своеобразно, если сравнивать с другими жидкостями.

Чтобы изучить некоторые из этих странных свойств, ученым необходимо изучить их на молекулярном уровне. При комнатной температуре и в виде льда вода имеет тетраэдрическое расположение молекул, что означает, что каждая молекула воды связана с четырьмя другими в форме грубой пирамиды.

В 2018 году исследователи из Бристольского и Токийского университетов использовали суперкомпьютер и компьютерное моделирование, чтобы внести изменения в эту пирамидальную природу молекул воды.

Сделав эти настройки, они могли заставить воду вести себя как другие жидкости, например, сделать лед более плотным, чем жидкая вода, чтобы он опустился на дно.

Команда сказала, что это работает со всеми особенностями воды, указывая на то, что аномальные свойства воды являются прямым результатом ее особого молекулярного строения.

«С помощью этой процедуры мы обнаружили, что то, что заставляет воду вести себя аномально, — это наличие определенного расположения молекул воды, такого как тетраэдрическое расположение», — объяснил ведущий автор Джон Руссо.

«Четыре таких тетраэдрических расположения могут организовать себя таким образом, что они имеют общую молекулу воды в центре, не перекрываясь. Именно наличие этого высокоупорядоченного расположения молекул воды, смешанного с другими неупорядоченными расположениями, дает воде его специфические свойства».

Без такой воды жизнь, какой мы ее знаем, была бы невозможна. Он не сжимается легко, а это значит, что его можно перемещать — например, течь по нашим венам, неся наши клетки крови.

И поскольку это такой хороший растворитель, вода в нашем организме может растворять питательные вещества, необходимые нам для функционирования. Даже низкая плотность водяного льда помогает жизни — если озера замерзнут со дна, жизнь в них погибнет.

Эта же низкая плотность объясняет, почему вода расширяется при замерзании, что, в свою очередь, помогло сформировать нашу планету, когда вода просачивается в скалы, замерзает, расширяется и разрушает скалу изнутри.

Вселенная никогда не перестанет быть ошеломляющим местом.

Исследование опубликовано в PNAS .

Версия этой статьи была впервые опубликована в апреле 2018 г.

Быстрозамороженная переохлажденная вода

09.04.2020

13 комментариев

Возможно, вы видели видеоролики, в которых специально приготовленная переохлажденная жидкая вода мгновенно замерзает при встряхивании или постукивании, как и у нас ниже. Но знаете ли вы, что вы можете легко воспроизвести эту демонстрацию дома? Многие статьи с практическими рекомендациями в Интернете советуют вам просто поставить бутылку с водой в домашний морозильник на некоторый «определяемый» период времени, и хотя это может сработать, это не очень надежно. Мы покажем вам простой и почти надежный способ приготовить переохлажденную воду и удивить своих друзей, а также поэкспериментируем с еще одним интересным свойством воды.

Что вам понадобится:

Изолированный холодильник (можно также использовать пластиковый контейнер или большое ведро)
900
Каменная соль (для таяния льда или смягчителей воды)
Вода
Несколько закрытых пластиковых бутылок с питьевой водой (попробуйте одну или несколько родниковой воды, фильтрованной воды, газированной воды, дистиллированной воды или водопроводной воды). Не используйте стеклянные бутылки!
Термометр (убедитесь, что он показал ниже 32 ° F или 0 ° C)

Экспериментальная процедура (обратите внимание на то, что видео было только намерено, и это показано, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать, чтобы показать на основе намерения. не соответствует экспериментальной процедуре, описанной для этого занятия):

Наполните холодильник примерно наполовину льдом и поместите его где-нибудь, где он может спокойно стоять. Вставьте термометр для измерения температуры.
Медленно добавляйте воду, пока у вас не будет вдвое больше льда, чем жидкой воды [при использовании кубиков льда примерно 1 чашка воды на каждые 4 чашки кубиков льда]. Не добавляйте слишком много воды, ровно столько, чтобы вам было легче перемещать лед, но не настолько, чтобы лед плавал. Снова измерьте температуру. Она должна быть очень близка к температуре плавления воды (0°C или 32°F).
Добавьте немного каменной соли в ванну с ледяной водой, примерно одну чашку на каждые 10 фунтов льда, которые вы использовали [или 1 часть соли на каждые 5 частей добавленной вами жидкой воды]. Тщательно перемешайте и снова измерьте температуру.
Дайте ванне со льдом и соленой водой остыть в течение нескольких минут, время от времени измеряя температуру. Вы должны обнаружить, что температура упала значительно ниже нормальной точки плавления, желательно от -1 до -5°C (22-27°F). Если температура выше этой, добавьте больше соли. №
Поместите несколько пластиковых бутылок с питьевой водой в ванну и оставьте их остывать в покое. Время от времени продолжайте измерять температуру ванны, но следите за тем, чтобы не слишком сильно трясти бутылки.
Примерно через 60-90 минут осторожно достаньте одну из бутылок с водой из ванны и осмотрите ее. Он должен быть жидким, но примерно той же температуры, что и ванна, и, таким образом, переохлажденным намного ниже нормальной температуры замерзания. (Если какая-либо из бутылок замерзла, выньте их из ванны и дайте им нагреться, пока весь лед внутри не растает, прежде чем использовать их снова).
Чтобы мгновенно заморозить бутылку с переохлажденной водой, возьмите ее за горлышко и постучите по дну другой рукой. Если образуется снежинка или кристаллик льда, он должен расти до тех пор, пока вся бутылка не замерзнет. Это может занять от нескольких секунд до минуты, в зависимости от того, насколько холодна вода. Еще один способ инициировать заморозку — встряхнуть бутылку, но так вы не сможете наблюдать, как растут кристаллы.
Если бутылка не начинает замерзать, ударьте ее посильнее, возможно, об стол или столешницу. Если она все еще не замерзнет после нескольких все более агрессивных попыток, значит, вода недостаточно холодная. Верните бутылку в ванну и дайте ей остыть дольше. Если температура ванны выше 27°F (-3°C), добавьте больше соли и/или льда.

Что происходит:

Большинство людей считают, что вода всегда замерзает при температуре ровно 32°F или 0°C. Хотя верно то, что чистый водяной лед всегда начинает таять при 0 ° C, жидкая вода — даже чистая вода — не обязательно замерзает при этой температуре и может оставаться жидкостью при гораздо более низких температурах (см. ссылку ниже). Это называется переохлажденной водой. Причина, по которой это может произойти (не только с водой, но и со многими веществами, образующими кристаллы в твердом состоянии), заключается в том, что молекулы жидкости ведут себя несколько иначе, чем молекулы в твердом состоянии (где они жестко заперты в упорядоченном расположении). или кристаллическая решетка) или газовое состояние (где они полностью независимы). Все, что необходимо для плавления твердого тела, — это тепло, которое дает энергию для того, чтобы кристаллическая решетка распалась и стала жидкой. С другой стороны, простое охлаждение молекул в жидкости не превращает их в твердое тело. Молекулы должны начать выстраиваться и образовывать упорядоченную кристаллическую решетку, а это требует немного больше энергии (такого рода «заимствованная» энергия называется скрытой теплотой плавления). Подумайте об этом так: гораздо проще разрушить дом из Lego, чем построить его с нуля. Чтобы начать строить свой дом из отдельных частей, нужно немного подумать и постараться. Формирование кристаллического твердого тела из отдельных молекул жидкости аналогично, первые несколько молекул должны занять правильное положение и выровняться, чтобы начать строить правильную кристаллическую решетку. Как только эта решетка начинает формироваться, другим молекулам жидкости становится намного легче прикрепляться и продолжать расти в кристаллической решетке. Чем холоднее становится жидкость, тем больше вероятность того, что некоторые молекулы сформируют этот первый кристалл, но если они мало двигаются, этого может и не произойти. Вот почему мы были очень осторожны и не трогали бутылки, пока не захотели, чтобы они замерзли. При постукивании по бутылке или встряхивании молекулы перемещались так, что становилось более вероятным, что некоторые из них переместятся в правильное расположение и сформируют первый кристалл (называемый затравочным кристаллом или центром зародышеобразования), затем остальные молекулы быстро присоединятся, и вся бутылка замерзла.

Температура замерзания или плавления вещества фактически определяется как температура, при которой жидкая и твердая фазы находятся в равновесии. Для чистой воды это означает, что лед тает точно с той же скоростью, с которой замерзает жидкая вода, так что чистое количество каждого из них остается примерно неизменным. Это происходит ровно при 0°C (32°F) для чистой воды. Это идеальное равновесие может показаться очень трудным для достижения, но на самом деле, пока в вашей ванне много льда и воды, и вы не добавляете и не отводите слишком много внешнего тепла (т. е. охладитель хорошо изолирован), фазы найдут свое место. равновесие и температура стабилизируется на уровне 0°С. Вот почему вы должны были измерить 0 ° C (в зависимости от точности вашего термометра) на шаге 2. Когда вода в бутылке переохлаждена (ниже 0 ° C), она не находится в равновесии, так как нет льда. Но как только образуется первый твердый кристалл, количество льда увеличивается по мере замерзания большего количества воды, и смесь быстро достигает равновесия при 0 °C, т. е. температура фактически повышается по мере замерзания воды, высвобождая скрытую теплоту плавления (см. Дополнительные эксперименты ниже). ). Вот почему лед, который образуется в бутылке, очень мягкий и слякотный, а не замерзший. Чтобы заморозить лед, вы должны каким-то образом убрать это лишнее тепло, возможно, поместив его обратно в холодильник.

Чтобы переохладить бутылку с водой, вы опускаете ее температуру ниже нормальной равновесной точки замерзания, отводя тепло. Поскольку тепло передается только от более горячих предметов к более холодным, вам нужно поместить бутылку в контакт с чем-то более холодным, например, с холодным воздухом в морозильной камере. Но большинство домашних морозильных камер обычно настроены на температуру от -10 до -15°C, поэтому слишком долгое оставление бутылки в морозильной камере снизит температуру настолько, что почти наверняка где-нибудь образуется затравочный кристалл, а затем полностью замерзнет. Если вы не можете поместить термометр внутрь бутылки, вы должны часто проверять его и вынимать, как только он переохладится, но не замерзнет, что может быть непросто. Еще одна проблема с этим методом заключается в том, что в большинстве морозильных камер используются двигатели, которые вызывают вибрации, и, как и при постукивании по бутылке, это движение может сформировать затравочный кристалл и заморозить воду. Вы можете использовать ванну с ледяной водой, приготовленную на шаге 2, для охлаждения воды, но эта ванна находится в равновесии при 0°C, поэтому вы можете охлаждать свои бутылки только до этой температуры, которая недостаточно холодна для переохлаждения воды. . Чтобы переохладить бутылки, вам понадобится баня с ледяной водой, температура которой намного ниже 0°C.

К счастью, жидкая вода (или любой растворитель) обладает еще одним очень полезным свойством: точка замерзания раствора (всего, что растворено в растворителе) всегда ниже точки замерзания чистого растворителя. В нашем случае это означает, что растворение соли (растворенного вещества) в воде (растворителе) снижает температуру замерзания водно-солевого раствора, т. е. вы должны сделать его холоднее чистой воды, прежде чем он замерзнет. Вот почему заморозить морскую воду гораздо труднее, чем пресную. Обратите внимание, что это не то же самое, что переохлажденная вода; соленая вода — это раствор, а не чистая вода. Вот почему вы посыпаете солью обледенелую дорогу или тротуар. Соль растворяется в тонком слое жидкой воды, которая обычно присутствует на поверхности (если только лед не очень-очень холодный), снижая температуру, необходимую для того, чтобы лед оставался замороженным. Чем больше соли вы растворяете, тем ниже температура замерзания. Неважно, какую соль (или любое другое растворенное вещество) вы используете, важно, сколько вы растворяете в воде. Это называется коллигативным свойством, что означает, что оно зависит только от количества частиц, а не от их состава. Поскольку твердый лед обычно намного холоднее 0°C (вы измерили это на шаге 1), добавление льда в раствор соленой воды снижает температуру раствора. А поскольку точка замерзания этой ванны с раствором соли, воды и льда (температура, при которой замерзание и таяние находятся в равновесии) ниже, чем у ванны с чистой водой и льдом, мы можем использовать ее для переохлаждения наших бутылок с чистой водой. . Добавляя достаточное количество соли, относительно легко приготовить ванну с температурой -10°C или ниже.

Обратите внимание, что в этом эксперименте мы использовали пластиковые бутылки из-под воды. Еще одним интересным свойством воды является то, что она расширяется при замерзании, т.е. твердая фаза занимает больший объем, чем такое же количество молекул в жидкой фазе. Иными словами, твердая фаза менее плотная, чем жидкая, поскольку плотность = масса/объем. Вот почему лед плавает в жидкой воде (вы можете быть удивлены, узнав, что большинство веществ не проявляют такого поведения!) Если бы вы использовали в этом эксперименте стеклянную бутылку, то при замерзании жидкой воды для льда могло бы не хватить места. расширяться, что может разбить бутылку.

Вариации и родственные действия:

Есть и другие интересные способы мгновенного замораживания переохлажденной воды. Очень осторожно открутите крышку одной из ваших бутылок, не замерзая при этом. Бросьте в воду небольшой кусочек льда и наблюдайте, как он мгновенно замерзнет в бутылке. Поскольку этот кусок уже твердый, он служит затравочным кристаллом, к которому могут легко прикрепляться молекулы жидкости. Также можно попробовать медленно выливать жидкую переохлажденную воду из бутылки на блюдо с небольшим кусочком льда. Вода замерзнет, когда попадет на лед, а затем продолжит замерзать прямо вверх по потоку и в бутылку. Для другого эксперимента осторожно поместите термометр в бутылку с переохлажденной жидкой водой. Он должен показывать температуру значительно ниже 0°C. Теперь бросьте в бутылку небольшой кусочек льда, чтобы начать замораживание, и наблюдайте за повышением температуры по мере замерзания воды, пока она, наконец, не достигнет 0°C. Когда вода замерзает, она выделяет тепло (называемое скрытой теплотой плавления), и этому теплу некуда деваться, кроме как в остальную воду и лед в бутылке, который на самом деле заново плавит часть только что замерзшего льда. Вот почему бутылка не превращается в твердый лед, а образует очень влажный, слякотный лед. Когда лед и вода достигают равновесия, их температура должна быть равна точке замерзания, или 0°C.

Поэкспериментируйте с разными типами воды, которые ведут себя по-разному при замерзании. Некоторые могут замерзать раньше (при более высоких температурах) или быстрее, или образовывать кристаллы другой формы. Обратите внимание, что большинство этих вод на самом деле не являются чистыми (чистой является только дистиллированная или деионизированная вода) и содержат различные растворенные минералы, поэтому их точка замерзания немного ниже (как и в случае с приготовленной вами соляной ванной). Однако они настолько разбавлены, что эффектами растворенных веществ обычно можно пренебречь. Заметным исключением являются газированные или газированные воды. Они содержат растворенный углекислый газ, поэтому при открытии бутылки высвобождаются пузырьки газа, которые могут инициировать замерзание (они служат местами зарождения кристаллов льда), а также снижать концентрацию растворенного вещества (углекислого газа) и повышать температуру замерзания. Вы также можете поэкспериментировать с разной температурой переохлажденной воды. Вообще говоря, чем холоднее вода, тем быстрее она замерзнет, как только вы начнете процесс. В частности, более теплая, но все же переохлажденная вода замерзает достаточно медленно, чтобы можно было легко наблюдать за ростом отдельных кристаллов. Иногда они образуют большие снежинки, создавая впечатление, что внутри вашей бутылки идет снег, но снежинки всплывают, а не падают вниз!

Перенасыщенные (или переохлажденные) растворы ацетата натрия также мгновенно кристаллизуются и замерзают, высвобождая при замерзании огромное количество скрытого тепла, что делает их полезными для «тепловых пакетов».

Ссылки на дополнительную информацию и мероприятия:

Депрессия точки замерзания:

помогите растопить лед:
- http://chemistry.