Чому вода замерзає?

Людське життя завжди залежала, і буде залежати від води. Саме тому з незапам'ятних часів 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 - газоподібне, рідке і тверде.

Більше 80% води на нашій планеті перебуває в рідкому стані. Це говорить про те, що молекули води рухаються швидко і мають між собою слабкий 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 температурі замерзання прісної

Що таке "Ефект Мпемби"?

Парадокс того, що кристалізація у гарячої води наступає раніше ніж у холодній, 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 утруднюється 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 об'єм. А вода з меншим обсягом замерзне швидше.

4. Якщо під контейнером з гарячою водою є снігова підкладка, то вона протавали, і тепловий 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 1л 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 більш низьку температуру замерзання. Ось з цієї причини арктичний лід завжди прісний.