в каком состоянии вода при 0 градусов

Состояния воды в природе: условия перехода, необычные факты

Удивительная вода: Freepick

Известные человечеству состояния воды не ограничиваются тремя базовыми вариантами, о которых большинство слышало в школе. Как создать горячий лед или сухую воду? Возможно ли наблюдать воду сразу жидкой, твердой и газообразной? Как на эти и многие другие вопросы отвечает наука?

Три состояния воды в природе

Воду как прозрачную жидкость, у которой отсутствует запах и вкус, знают все. Но только ли такой она бывает? Прежде чем ответить на вопрос о том, каковы возможные агрегатные состояния воды, выясним, что такое агрегатное состояние.

В физике под этим понятием подразумевают состояние вещества, обусловленное определенной температурой и давлением. Науке известно:

При этом одно и то же вещество может менять свое состояние в зависимости от условий окружающей среды.

Хорошо известны три агрегатных состояния воды:

Состояние воды прямо связано с температурой. Эта жидкость обладает уникальным свойством: свое жидкое состояние она сохраняет в широком диапазоне от 0 до 100 °С. В верхней точке начинается закипание с постепенным переходом в газообразную фазу. При снижении температуры ниже 0 °С происходит образование льда.

При этом в природе можно часто увидеть, как вода и лед соседствуют друг с другом, а в этом время над ними витает невидимый глазу водяной пар. Благодаря таким удивительным способностям воды происходит ее постоянный круговорот в природе.

Жидкое состояние воды: Freepick

Если рассматривать все три состояния воды, то жидкое остается одним из наиболее важных. Жидкая вода служит универсальным растворителем для множества других веществ, является основным компонентом организма человека и средой для протекания всех химических процессов.

Более того, именно у жидкой воды ученым удалось обнаружить дополнительные состояния — «обычная» и «аномальная» вода. Последняя образуется при температуре –63 °С и может находиться в одном из двух состояний:

Две эти жидкости заметно различаются по свойствам, а их плотность отличается на 20%, поэтому они не могут смешиваться между собой. Как ученым удалось уловить эти состояния, ведь хорошо известно, что происходит с водой при замерзании: она переходит в твердую фазу — в лед?

Авторам исследования понадобились специальные приборы. С помощью инфракрасного лазера лед нагревали, при этом образовывалась жидкая вода с высокой плотностью, а давление сохраняли повышенным.

За этим процессом вели наблюдение рентгеновским лазером. Было замечено образование пузырьков «аномальной» воды. Появлялись они на крайне маленький промежуток времени: были видны до 3-х микросекунд.

Эти исследования доказали, что ученым еще далеко не все известно о воде, хотя мы и сталкиваемся с ней ежедневно и ежечасно. Ее свойства продолжают изучать и открывать новые грани.

Состояния воды: необычные факты

Твердое состояние воды (лед): Freepick

Ученым оказалось недостаточно трех агрегатных состояний воды, поэтому они изобрели целый ряд необычных вариантов и продолжают работать в этом направлении.

Лед VII (горячий лед)

Для обычного холодного льда используется обозначение «лед Ih». Когда при нормальном давлении снижается температура и вода замерзает, то атомы кислорода в ее молекулах образуют шестигранники.

Если же давление будет возрастать, то можно получить лед VII, атомы которого располагаются в виде куба. Он очень противоречив:

Ученым удалось создать такой лед в лаборатории. Кроме того, он был обнаружен в алмазах, которые нашли в недрах нашей планеты.

Сухая вода

Ее получают путем смешивания обычной воды и двуокиси кремния. Несмотря на то что жидкости в ней 25%, она является сухим веществом. Сахарообразные крупинки внутри содержат воду, а сверху покрыты оксидом кремния.

Сухую воду создали в 1968 для нужд косметологии. Затем о ней забыли, а сейчас рассматривают варианты использования для поглощения углекислого газа, чтобы хранить и транспортировать химикаты.

Сверхзвуковой лед

Этот лед также называют льдом XVIII. Он образуется при очень сильном повышении давления и температурных показателей — до тысяч градусов и миллионов атмосфер. В горячем плотном и черном на виде веществе узнать лед очень трудно.

Получить его экспериментально удалось совсем недавно с применением мощных лазеров, которые создавали ударные волны, мгновенно повышая температуру и давление. При этом происходило разделение атомов водорода и кислорода с параллельным образованием твердых кристаллов.

Сверхкритическая вода

Вода может стать такой из газообразного состояния. Это очень странный пар, который нельзя назвать газом. Образование такой воды происходит при 373 °С и давлении 220 бар. Снова жидкой она уже стать не может. Такая вода способна проходить сквозь твердые вещества, как газы, и быть растворителем подобно жидкости.

Аморфный лед

Этот лед получается при мгновенном охлаждении воды, когда молекулы не кристаллизуются, как следует. Получается своеобразное стекло — очень медленно движущаяся жидкость.

На нашей планете аморфный лед встречается редко, а вот на просторах Вселенной вода часто существует в этом состоянии.

Тройная точка воды

В этой точке вещество одновременно существует как твердое, жидкое и газообразное. Такое специфическое равновесие достигается путем сочетания показаний давления и температуры. Для воды они составляют 0,01 °С и 0,0060366 атмосфер.

Эта точка применяется, когда определяется температура по Кельвину, калибруются термометры и определяются тройные точки для других жидкостей. Из тройной точки воду можно перевести в любое из ее возможных агрегатных состояний.

Горящий лед

Это не чистая вода, а сочетание воды и метана, которое способно гореть, словно бумага. Такой лед образуется в результате естественных процессов в океанских глубинах, в зонах вечной мерзлоты, может засорить нефтепровод или газопровод.

Таковы обычные и нестандартные состояния воды. Природа отменно поработала, чтобы создать такое чудо, но и ученые не остались в стороне. Они до сих пор работают над получением воды в уникальных состояниях.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

Источник

Какая температура замерзания воды под давлением и для чего это необходимо знать?

Многие помнят из курса школьной физики о том, что температура замерзания воды составляет 0°.

На самом деле это определение нуждается в уточнении – при условии воздействия нормального атмосферного давления. Последнее в значительной степени можно считать условной величиной.

О том, какова температура замерзания воды, находящейся под давлением, расскажем в статье.

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.

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:

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.

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.

Физики называют такую жидкость переохлажденной. Любопытно, что если постучать по сосуду с такой дистиллированной водой, она практически моментально превратится в лед.

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.

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.

Источник

Может ли вода оставаться жидкой при температуре ниже нуля?

Да, может. Температура замерзания воды падает ниже нуля градусов по Цельсию, если вы оказываете на неё давление. И не только.

Это может произойти несколькими способами. Рассмотрим их далее.

Давление

Прежде всего, фаза материала (будь то газ, жидкость или твёрдое вещество) сильно зависит как от его температуры, так и от давления.

Для большинства жидкостей давление поднимает температуру, при которой жидкость замерзает. Твёрдое тело образуется, когда свободные молекулы жидкости становятся достаточно медленными и достаточно близко располагаются друг к другу, чтобы сформировать стабильные связи, которые закрепляют их на месте. Когда мы оказываем давление на жидкость, мы заставляем молекулы сближаться. Поэтому они могут образовывать стабильные облигации и стать твёрдыми при более высокой температуре, чем температура замерзания при стандартном давлении.

Однако вода несколько уникальна.

Молекулы воды распространяются, когда они связываются в твёрдую кристаллическую структуру. Это действие делает лёд менее плотным, чем жидкостная вода, поэтому лёд плавает, а не тонет. Это действие молекул воды при замерзании также означает, что давление воды понижает температуру замерзания. Если вы примените достаточное давление (что затрудняет распространение молекул воды в твёрдую структуру), вы можете получить жидкую воду на несколько градусов ниже нуля градусов по Цельсию.

Добавки

Даже без давления вы можете получить жидкую воду при минусовой температуре, используя добавки. Такие добавки, как соль, могут помешать сформировать твёрдое тело и понизить температуру замерзания воды.

Соль состоит из сильных ионов натрия и хлора. Растворённые в воде, молекулы воды присоединяются к ионам соли, и поэтому не замерзают как охотно. По мере того, как вы добавляете больше соли в воду, точка замерзания продолжает падать, пока вода не достигнет насыщения и не сможет удерживать соль.

Это мощное свойство соли можно также использовать для того, чтобы дать льду превратиться обратно в воду. Посыпание солью ледяных тротуаров снижает температуру замерзания льда ниже температуры окружающей среды, и лёд тает.

Воздействие соли на точку замерзания воды также оказывает глубокое воздействие на океаны Земли.

Другие методы. Переохлаждённая вода

Даже если вы не применяете давление и ничего не добавляете в воду, вы всё равно можете иметь жидкую воду при температуре ниже нуля градусов по Цельсию.

Для того, чтобы вода замёрзла до льда, ей нужно замёрзнуть, чтобы начать процесс. Эти отправные точки называются «центрами нуклеации». В большинстве случаев немного пыли, примесей или даже небольшие колебания в воде обеспечивают центры зарождения для замерзания воды. Но если ваша вода очень чистая и неподвижная, молекулам воды не на что кристаллизоваться. В результате вы можете охладить очень чистую воду ниже нуля градусов по Цельсию без замерзания.

Вода в таком состоянии называется «переохлаждённой».

Переохлаждённая вода удерживается от замерзания только отсутствием центров зарождения. Поэтому, как только появятся центры нуклеации (что может произойти от простой вибрации), супер-охлаждённая вода быстро замерзает.

Ледяной дождь — это естественный пример переохлаждённой жидкой воды. Как только дождь попадает на объект на поверхности Земли, объект обеспечивает центры нуклеации, и дождь замерзает до льда.

Источник

В каком состоянии вода при 0 градусов

ГЫ! Хитро поставлен вопрос!

Это зависит от многих факторов.

От длительности воздействия, наличии и высоты солнца, ветра и.т.д.

по Цельсию за 0 взята температура замерзания воды, а за 100 температура кипения

ну лёд это же замерзшая вода

тоже в 0 градусов же таять начинает?

лед начинает таять, а вода замерзать

а когда лед растаял он же превратился в воду

а температура в это время как была 0 градусов так и осталась.И вода опять становится льдом?

В этом есть доля правды, не только человек но и вода и железо тоже имеют свойство

привыкания и непривыкания. Конечно лед при 0 градус тает.

как грит мой один друг

сахалыы толкуйдаан кердеххе итинник)))

При атмосферном давлении

Точка замерзания воды 0°С, а точка кипения 100°С.
То есть температура чуть выше 0°С (воды) начинает таять. То есть, если вы говорите про внешнюю температуру окружающей среды, то надо полагать и внешние факторы воздействующие на воду, при температуре атмосферы 0 градусов я не думаю что вода махом начнет замерзать. А также следует учитывать составляющую воды, в природе она не в чистом виде, там множество примесей, грязи, что способствует снижению температуры замерзания.

Возьми кусок льда и опусти в стакан в 0 температурой и проверь что будет.
лед имеет температуру ниже 0ля. соответственно при 0 температуре он тает.. вода же при 0 температуре в лед не превращается.

Температура льда и снега ровно 0С градусов

Зависит от давления:)) В горах вода закипает при меньшей температуре, чем в низине.

При атмосферном давлении вода замерзает (превращается в лёд) при температуре в 0 °C и кипит (превращается в водяной пар) при температуре 100 °C. При снижении давления температура плавления воды медленно растёт, а температура кипения — падает.

помагал племянику разобраться в неорганической химии.

Не проводит какое электричество? Попробуй опустить в ванну с водой подключенный к электричеству фен и наступить в эту ванну. Получится верное решение.

речь идет о чистом Н2О, однако такая чистая вода практически не встречается:)))

в воде всегда есть примеси соли, газы, щелочи и т.д.

как это «не встречается»?

че-нить про дистиллированную воду слышали.

это цептеровские уловки были такие

у них вода без солей (как из под осмос фильтра) поэтому ихние электроды в минералке или кипяченной водопроводной активно давали «грязь».

стакан наполовину пуст

стакан наполовину полон
это как посмотреть:)

зависит еще от структуры воды

у ВОДЫ нет кристаллической решетки.

Видимо, вы имели ввиду ЛЁД.
ибо, кристаллическая решетка бывает только у твердых тел 🙁

а в передаче в бутылке была не вода, а фиксаж!

молекулярная структура есть, структура на молекулярном уровне, типа нечеткая такая, но у каждой воды она есть и свойства есть у нее.

А насчет фиксажа интересно, я видел это в передаче про одного российского фаната пирамид, он их из фанеры, досок делает, здоровые такие метров под 40, но внутри пустые. Бутылка была внутри пирамиды.

глупый вопрос какой то

0 градусов это точка равновесия между жидкой и твердой фазой воды при атмосферном давлении.
и во время таяния и во время замерзания температура воды 0 градусов.

если ты даеш энергию то вода будет таять пока не растает совсем и только тогда температура начнёт подниматься выше нуля. и наоборот будет замерзать пока не замерзнет совсем и тогда температура уже начнет опускаться ниже нуля.

Да вы все идиоты, мягко говоря. Температура, при которой тает лёд, принята за 0 градусов.

То есть не лед тает или вода замерзает при 0 градусах. Что за хрень тут сидит?!

Выдержка из википедии

В технике, медицине, метеорологии и в быту используется шкала Цельсия, в которой температура тройной точки воды равна 0,01 °С, и следовательно точка замерзания воды равна 0 °С. В настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, t(°С) = Т(К) – 273,15. Таким образом, точка кипения воды, изначально выбранная Цельсием, как реперная точка, равная 100 °С, утратила свое значение, и по современным оценкам температура кипения воды составляет около 99,975 °С.Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии, поскольку связана с замерзанием атмосферной воды. Шкала предложена Андерсом Цельсием в 1742 г.

совершенных условий в природе не бывает. всё условно.

у воды оченьинтересные свойства.

и это нас всех спасает

А это против законов физики на земле.

Он не должен плавать, как и все остальные элементы пародической таблицы Менделеева.

Если скажут, что при замерзании вода образует в себе очень много пузырьков воздуха, спрошу: а остальные элементы почему не вбирают в себя столько воздуха?

не отличаются ни на сколько

пишут же:
когда температура падает, то при переходе через 0 вода замерзает.
когда температура повышается, то при переходе через 0 лед тает.
Хотя на самом деле все сложнее.
А вопрос стоит, как я понял что будет с Н2О если постоянно 0, при постоянном давлении, и абсолютно чистой воде. Тут опять таки количество большую роль играет. Допустим если несколько молекул воды, то они могут даже совсем не кристаллизоваться (не замерзнуть ), т.к. их оч мало будет, т.н. несвязная вода, присутствет в мерзлых грунтах.

потому, что.. я уже напсал про это..

Он не должен плавать, как и все остальные элементы пародической таблицы Менделеева.

Так и остальное (нечудесное) объясняется тем же божьим промыслом.

а что такое законы физики? это законы людей

можно подумать это законы последней версии и истины.

НАУКЕ НАПЛЕВАТЬ НА ИСТИНУ, ЭТО ОБЩЕЕ МНЕНИЕ ВСЕХ ИЗВЕСТНЫХ УЧЕНЫХ.

0 град.С это изотермитечский переход воды из одного состояния в другое т.е. твердого в жидкое и обратно. потому вопрос поставлен совершенно некорректно это раз. два это то что кроме воды таким свойством обладает еще чугун если память не изменяет.

вообщето висмут тоже имеет большую плотность в расплавленном состоянии

есть и другие вещества.
хотя и немного, но вода не единственная

вы по утрам из якутска прогноз погоды не слушаете. тогда бы знали температуру замерзания воды. 😀

Абсолютно чистую, дистиллированную воду не удается получить

как то в машине оставил бутылку дистилированной воды

вообще вода это вещество с аномальными свойствами, благодаря этой аномальности жизнь на земле зародилась и есть поныне.

что вы рассусоливаете глупую тему

ясно же и так все
хочется знать правду вхахаха о воде и о льде читайте учебники физиики которые лежат в шкафу и пылятся

если бы учебники бы могли думать они бы думали какой у меня тупой хозяин что засираеет форум

и вообще это троль какой то по типу что будет если бросить лом в туалет вагона поезде идущего на полном ходу

люди убивают время пытаясь вталдачить пенькам глупым простую истину

чтож там делается с водой то хммм дайте подумать

надо будет попробовать

с кипением тоже самое

по тв показывали, нагрели в колбе дистиллированную воду в микроволновке до 120 градусов, а она не кипела, потому что не обо что пузырькам создаваться. потом что-то бросили и она махом выкипела

Ноль это граница, а не градус

Все зависит от того в какую сторону движется температура. Если идет вниз, то начиная с 0 вода начинает мерзнуть. Если температура идет вверх, то лед с 0 начинает таять

вообщето температура никуда не пойдёт пока вода полностью не растает или замерзнет.

процесс плавления требует очень много энергии или выделяет если идёт замерзание.
так что правильнее говорить не температура идёт, а энергия поглощается или выделяется.

что бы растопить лёд нужно больше энергии чем что бы расплавить железо.

оказывается люди вообще не знают некоторые факты

У воды(H20) существует так называемая тройная точка, это условия температуры и давления, когда вода может находится в трех состояиниях одновременно(жидком,твердом и газообразном).
Тройная точка воды — температура 273,16 К и давление 611,73 Па.
в цельсиях это будет 0,01 °C

если это дистилят, то вода не замерзает, а лед не тает

Не забывай об атмосферном давлении. Когда устанавливали точки температуры Цельсия, брали дистиллированную воду и кипятили и морозили воду ровно на высоте уровня моря.

Если вода, то замерзает

Замерзает. Тает при плюсовой температуре, хотя бы +0,01. Ибо постоянные точки замерзания и кипения есть, а точки таяния нет.

ничеголичного, пиджак :)))). При нуле градусов лёд тает:

Товарищ_Сталин, мальчик, не спорь с дядей.

Цитата:
Необходимо помнить, что О °С есть температура таяния льда, находящегося под атмосферным давлением.

За единицу шкалы абсолютной температуры, предложенной в 1848 г, англичанином У. Томсоном, лордом Кельвином (1824— 1907), принята единица шкалы Цельсия, так что цена градуса абсолютной температуры совпадает с ценой градуса Цельсия. Различие заключается лишь в том, что шкала абсолютных температур смещена на 273,15 единиц относительно шкалы Цельсия] Т (К) = / (°С) + 273,15, Например, нормальная температура кипения воды 100 °С или 373,15 К, а нормальная температура таяния льда О °С или 273,15 К. Иными словами абсолютный нуль температуры соответствует —273,15°С при этой температуре прекращается поступательное движение частиц тела.

Единицей температуры является градус Кельвина абсолютной термодинамической температурной шкалы, в качестве единственной реперной точки принята тройная точка воды (температура равновесия трех фаз — твердой, жидкой и газообразной), равная +273,16° К, а начало отсчета — абсолютный нуль. Температура таяния льда, являющаяся нулевой точкой в стоградусной шкале Цельсия +273,15° К.

Температура тройной точки воды на 0,01 °К выше температуры таяния льда, для нее установлено значение 273,16 °К

Источник