Какая температура замерзания воды под давлением и для чего это необходимо знать?
Замерзает ли?
При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,101 МПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.
Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед — последняя как раз повышается.
В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.
Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.
Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.
Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.
Но при этом нет такого давления, при котором бы вода совсем не замерзала. Другое дело, что в лабораторных условиях можно создать такую ситуацию, при которой вода будет замерзать только при -20…-40°С.
Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния — переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.
Температура в зависимости от показателя
Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.
Как они взаимосвязаны?
При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении — t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.
Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:
| Температура, °С | Давление, мПа |
| 0,1 |
| -1 | 1 |
| -2 | 30 |
| -3 | 40 |
| -4 | 50 |
| -5 | 60 |
| -10 | 110 |
| -22 | 210 |
Как происходит процесс?
Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.
Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.
Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.
Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.
Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.
В природных условиях пресная вода всегда содержит примеси — пылинки, молекулы соли и т.д. Все они могут стать центрами кристаллизации, поэтому процесс будет протекать быстрее, чем при тех же условиях, но в очищенной воде в лабораторных условиях.
Каково давление замерзающей жидкости?
Давление замерзающей воды обусловлено тем, что происходит ее расширение. Однако давление она оказывает и в жидком виде, просто при отрицательных температурах оно увеличивается примерно на 10%.
Как влияет тип воды?
Дистиллированная влага в принципе замерзает медленнее даже при нормальном атмосферном давлении. В отличие от других видов пресной воды, она не содержит сторонних примесей.
В ней отсутствуют ядра кристаллизации, и поэтому она замерзает только при очень низких температурах — эксперименты показали, что при -42°С.
Физики называют такую жидкость переохлажденной. Любопытно, что если постучать по сосуду с такой дистиллированной водой, она практически моментально превратится в лед.
В лабораторных условиях проводились эксперименты, при которых давление увеличивали до очень высоких значений, так что дистиллят замерзал только при -70°С.
Наличие любых примесей, в том числе и тех, что находятся в минеральной воде, повышает температуру замерзания, даже, если прочие условия остаются теми же.
Что касается остальных растворов, то здесь, помимо давления, важную роль играет еще и плотность — например, у соленой воды она намного выше.
Но при этом при отрицательных температурах частицы соли как бы выталкиваются. И если растопить многолетний морской лед, то окажется, что он состоит из пресной воды, даже пригодной для питья.
Применение знаний в быту человека
В основном сведения о температуре замерзания воды нужны тем, кто сталкивается с прокладкой водопровода.
Как правило, ее замерзание в таких случаях проходит не на подземном участке трубы, а над поверхностью почвы, и далее идет процесс кристаллизации уже в наземном участке.
Чтобы этого не происходило, поскольку замерзание и расширение воды выводит из строя всю систему и нарушает целостность труб, принимают активные и пассивные меры — от утепления трубы до специально обустроенной системы обогрева.
Но очень важно с самого начала правильно сделать расчеты, подбирая производительность оборудования и диаметр труб таким образом, чтобы создать такое давление, при котором вода не будет замерзать при климатических условиях, характерных для этого региона.
Сведения об этих показателях и их соотношениях также нужны тем, кто занимается прокладкой отопительных систем. Важны они и для автомобилистов, которым приходится часто сталкиваться с замерзанием жидкости в радиаторе.
Заключение
Температура замерзания воды под давлением — вопрос более сложный, чем могло бы показаться на первый взгляд. Иногда даже в быту для ее расчета нужно применять громоздкие формулы или готовые таблицы соотношений.
А какова Ваша оценка данной статье?
Источник
Вопрос Температура замерзания воды при разных давлениях
Старожил 15.04.2008 Russian Federation First Hero | Температура замерзания воды при разных давлениях Комрады, нужна помощь! В общем дело такое: предстоят гидравлические испытания трубы, длиной ~2 км, объём около 1700 м3, сейчас холодает, что бы не переделывать схему (подогрев воды и т.п.) нужно сослаться на какой-то официальный документ, где показана зависимость температуры замерзания воды от давления, оно у меняя будет 11.2МПа (114 атм.). В тырнете ничего путного не нашёл, в основном идёт температура кипения. Вот как-то так. |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Комрады, нужна помощь! В общем дело такое: предстоят гидравлические испытания трубы, длиной ~2 км, объём около 1700 м3, сейчас холодает, что бы не переделывать схему (подогрев воды и т.п.) нужно сослаться на какой-то официальный документ, где показана зависимость температуры замерзания воды от давления, оно у меняя будет 11.2МПа (114 атм.). В тырнете ничего путного не нашёл, в основном идёт температура кипения. Вот как-то так. Ну, температура замерзания мало зависит от давления. |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Ну ты даёшь. Если б тебе заводом управлять али страной, тогда б подсказали как… А это, извини, тут тока экономисты и геополитики. |
Son of Sanguinius BF3, BF4, EVE tranquility Goha.sq | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях ¯_(ツ)_/¯ |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4…8C.D0.B4.D0.B0 Там есть формула со ссылкой на авторитетный источник. Подставь свои значения. Больше ничего посоветовать не могу. |
Старожил 15.04.2008 Russian Federation First Hero | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Ну, температура замерзания мало зависит от давления. Понизится она у тебя на полградуса, и что? Тут явно собрались одни политики и экономисты 🙂 При давлении в 2 атмосферы вода замерзает при -2 градусах Цельсия, при давлении 3 атмосферы — уже -4 градуса Цельсия. А у меня 114 атмосфер, чувствуешь разницу? 🙂 Для справки, на высоте вода замерзает при + температурах, а именно — 1000 метров — вода замерзает при +2 градусах Цельсия, на высоте 2000 метров — при +4 градусах Цельсия. |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Для справки, на высоте вода замерзает при + температурах, а именно — 1000 метров — вода замерзает при +2 градусах Цельсия, на высоте 2000 метров — при +4 градусах Цельсия. Так то давление ниже атмосферного, о нём речь ведь не идёт. Тут явно собрались одни политики и экономисты 🙂 При давлении в 2 атмосферы вода замерзает при -2 градусах Цельсия, при давлении 3 атмосферы — уже -4 градуса Цельсия. Что-то много. Оттуда же: Кривая плавления льда Ih (то есть обычного льда) на фазовой диаграмме в области низких давлений представляет собой в практически вертикальную прямую. Так, при переходе от тройной точки (611 Па) к атмосферному давлению (101 кПа) температура плавления падает всего на 0,008 K (с 273,16 до 273,15 K). Давление, необходимое для снижения температуры плавления на 1 K составляет около 132 атм. Кривая плавления по горизонтальной оси занимает диапазон температур 251,165-273,16 K (-21,985 … 0,01 °C). Минимальная температура плавления (-21,985 °С) достигается при давлении 208,566 МПа (2058 атм). Впрочем, формулу я дал, сам можешь проверить. Если не лень будет, вечером тоже смогу глянуть. |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Ну ты даёшь. Если б тебе заводом управлять али страной, тогда б подсказали как… А это, извини, тут тока экономисты и геополитики. И эксперты по всем видам вооружений! |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях И эксперты по всем видам вооружений! Вот же «у тебя бомбануло»(с)… ХD |
Tactical Superiority Регистрация Игра Сервер Ник Гильдия Инфо 15.04.2004 PlanetSide 2 Miller Kristan ELME LA, MAX | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Вот же «у тебя бомбануло»(с)… ХD … и медики проктологи. |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Судя по этому графику почти нету изменений при таком давлении 11МПа = 1,1*10^7 |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях А зачем такое большое давление? Это что, ядерный реактор? |
Старожил 15.04.2008 Russian Federation First Hero | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях А зачем такое большое давление? Это что, ядерный реактор? Нефтепровод, подводный переход 🙁 |
Тролень Оленяш 09.09.2010 Forgotten Realms | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Если нужны будут советы как спасти Россию, как победить ИГИЛ или как построить идеальное общество или консультация по илюминатам и масонам — обращайся «Поживёшь подольше — увидишь побольше» (с) Монгол Шуудан «Оленя надо забанить пока не стало слишком поздно» (с) 02nz «Как же хорошо без оленя, боже мой» (с) R3DTHR3AT |
Анархист индивидуалист | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Нефтепровод, подводный переход 🙁 Предлагаю, пока совсем не похолодало, не париться с давлением, а сделать подводную врезку «Я и сказал по существу, четко и ясно, обезьяна-анацефал поймет.» (с) Vic DeVir «Мне кажется, в КНР инвестировать даже еще безперспективнее, чем в Украину. Население там абсолютно не платежеспособно, даже в столице. Ценных ресурсов в стране нет. Какой именно бизнес в КНР можно развивать?»(с) mindw0rk «Тяжело ватнику интеллегенту понять своего коллегу ватника люмпена» (с) gogijan «как я могу разобраться в твоей каше .ведь это твои потуги мозжечка родили на свет эти три чудесные занятия-работы» (с)RedMist |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Предлагаю, пока совсем не похолодало, не париться с давлением, а сделать подводную врезку Зачем все это делать если уже в Восточной Европе понастроено терминалов для сжиженного газа и «рашкеконецвсепропало»! |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Мне интересно, а входной трубопровод, компрессор да и вся конструкция после сброса давления будет отогреваться дыханием или костры разводить собираетесь ? Ведь после сброса давления кристаллизация пойдет мгновенно. Может не за свое взялся? «Ещё есть в Литве и Московии весьма прожорливое и бесполезное животное, не встречающееся в других местах, по имени росомаха. Величиной она с собаку, с кошачьей мордой, телом и хвостом похожа на лисицу, чёрного цвета; питается трупами.» |
Старожил 15.04.2008 Russian Federation First Hero | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Предлагаю, пока совсем не похолодало, не париться с давлением, а сделать подводную врезку Это нефтепровод, а не нефтепродуктопровод, перерабатывать надо будет — лень 🙂 Добавлено через 41 секунду Мне интересно, а входной трубопровод, компрессор да и вся конструкция после сброса давления будет отогреваться дыханием или костры разводить собираетесь ? Ведь после сброса давления кристаллизация пойдет мгновенно. Может не за свое взялся? Комментариев диванных экспертов по поводу работы я не просил, так что лесом. Последний раз редактировалось First Hero; 23.10.2015 в 16:35. Причина: Добавлено сообщение |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Это нефтепровод, а не нефтепродуктопровод, перерабатывать надо будет — лень 🙂 Добавлено через 41 секунду Комментариев диванных экспертов по поводу работы я не просил, так что лесом. Ты укурился или что? Ну накачаешь ты 2 километра воды при отрицательной температуре, ну она остынет до минуса но не замерзнет, испытания прошли и ты давление снизил. Что произойдет с твоей остывшей водой? Я тебе серьезно говорю, сначала думай, потом делай. Добавлено через 1 минуту И вообще, если кто то будет спрашивать по моей работе совета на гохе — я от него избавлюсь максимально быстро. «Ещё есть в Литве и Московии весьма прожорливое и бесполезное животное, не встречающееся в других местах, по имени росомаха. Величиной она с собаку, с кошачьей мордой, телом и хвостом похожа на лисицу, чёрного цвета; питается трупами.» Последний раз редактировалось 6ap6oc; 23.10.2015 в 18:26. Причина: Добавлено сообщение |
Старожил 15.04.2008 Russian Federation First Hero | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях И вообще, если кто то будет спрашивать по моей работе совета на гохе — я от него избавлюсь максимально быстро. Я последую твоему совету 🙂 |
Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Так и чо? Нашел? В сколаре гугла перебирай статьи по ключевым словам я хз. Добавлено через 28 секунд Не думай, что это будут делать за тебя другие, там можно перелопатить пару десятков статей, прежде чем нужное найдешь Последний раз редактировалось CuD; 24.10.2015 в 11:30. Причина: Добавлено сообщение |
Старожил 15.04.2008 Russian Federation First Hero | Re: Температура замерзания воды при разных давлениях Так и чо? Нашел? В сколаре гугла перебирай статьи по ключевым словам я хз. Добавлено через 28 секунд Не думай, что это будут делать за тебя другие, там можно перелопатить пару десятков статей, прежде чем нужное найдешь Нашёл, спасибо 🙂 |
| Ваши права в разделе | Вы не можете создавать новые темы Вы не можете отвечать в темах Вы не можете прикреплять вложения Вы не можете редактировать свои сообщения BB коды Вкл. Смайлы Вкл. [IMG] код Вкл. HTML код Выкл. Правила форума |
|
Источник