Водата със сол замръзва ли? При каква температура замръзва морската вода?

Температурният режим определя преди всичко скоростта на процеса на замразяване.

Температурата в диапазона от положителни и отрицателни стойности влияе върху скоростта на реакциите, разтворимостта на съединенията, скоростта на разтваряне, коагулацията, както и концентрацията на недисоциирани йонни двойки. Има няколко вида температура в разтворите: структурна, температура на замръзване. Температурата, при която започва кристализацията (температура на замръзване) е температурата, при която започва образуването на кристали в резултат на охлаждане на разтвора. Намаляване на точката на замръзване ΔТз - разликата между температурата на замръзване на чист разтворител и разтвор. Точката на замръзване на саламурата винаги е под точката на замръзване чиста водаи зависи от концентрацията на разтворените соли. Тази зависимост за саламура може да се изрази с уравнението:

Където ДА СЕ- коефициент на пропорционалност; СЪС- концентрацията на разтвореното вещество в разтвора.

В по-слабо разредените разтвори температурата, при която започва кристализацията, се определя от диаграмата на състоянието на съответната система. Тъй като температурата на замръзване на морската вода и силно минерализираните естествени соли ще бъде различна, ние приемаме, че тази температура трябва да се изчисли с помощта на различни формули.

Разполагаме с приближени експериментални данни за температурите на замръзване на разтвори на готварска сол, морска водаи естествени саламура, използвани в работата. Зависимостите на промените в температурите на замръзване в графичен и аналитичен вид са представени на фигури 41-43.

Ориз. 41. Зависимост на температурата на замръзване от солеността на разтвора на трапезна сол

Ориз. 42. Зависимост на температурата на замръзване на морската вода от солеността

Ориз. 43. Зависимост на температурата на замръзване на разсола от солеността

От представените стойности на температурите на замръзване (Таблица 9) става ясно, че температурата на замръзване намалява с увеличаване на общата минерализация на разтвора и с увеличаване на броя на компонентите, включени в замразената система - ΔТз(NaCl)< ΔТз(морск.вода) < ΔТз(рассол).

Таблица 9. Анализ на построените графични зависимости

* R 2 - надеждност на приближението

Известно е, че замръзването на отделни соли от обезсолена вода става при различни температури, например при температура от -2°C се утаява калциев карбонат. При - 3,5°C натриев сулфат. При понижение на температурата до -20°C се утаява трапезна сол, до -25,5-26°C се утаяват магнезиеви хлориди, а при много ниски температури - 40-55°C се утаяват калиеви и калциеви хлориди. За отрицателните температури е специфично образуването на кристалохидрати, които са нестабилни при температури под 0°C. Например хидрохалитът NaCl*2H 2 O се образува при -0,15°C, MgCl 2 *12H 2 O е стабилен при -15°C, а MgCl 2 *8H 2 O е под 0°C, Na 2 CO 3 *7H 2 O се образува само при -10°C. KCl кристализира при 0°C под формата на KCl, при -6,6°C вече съществуват две фази - KCl и KCl*H 2 O, при -10,6°C се утаява само KCl*H 2 O. При отрицателни температури индивидуалните кристалохидрати с максимално възможен брой молекули кристализационна вода според координационните числа при дадена стойност и техните смеси (но не и смесени кристали). Трябва да се отбележи, че има аномално понижение на температурите на замръзване на концентрираните разтвори.

Предлагаме на вашето внимание списания, издадени от издателство "Академия за естествени науки"

Ако сте забелязали, водата в морето замръзва при температури доста под нула градуса. Защо се случва това? Всичко зависи от концентрацията на сол в него. Колкото по-високо е, толкова по-ниска е температурата на замръзване. Средно увеличението на солеността на водата с две ppm понижава нейната точка на замръзване с една десета от градуса. Така че преценете сами каква трябва да бъде температурата на околната среда, за да се образува тънък слой лед на повърхността на морето със соленост на водата 35 ppm. Минимумът трябва да е два градуса под нулата.

Същото Азовско море със соленост на водата 12 ppm замръзва при температура минус 0,6 градуса. В същото време съседният Сиваш остава незамръзнал. Работата е там, че солеността на водата му е 100 ppm, което означава, че за да се образува лед тук, са необходими поне шест градуса студ. За покриване на повърхността с лед Бяло море, където нивото на соленост на водата достига 25 ppm, температурата трябва да падне до минус 1,4 градуса.

Най-удивителното е, че в морска вода, охладена до минус един градус, снегът не се топи. Той просто продължава да плува в него, докато не се превърне в парче лед. Но когато попадне в охладена прясна вода, веднага се стопява.

Процесът на замразяване на морската вода има свои собствени характеристики. Първо започват да се образуват първични ледени кристали, които невероятно приличат на тънки прозрачни игли. В тях няма сол. Изстисква се от кристалите и остава във водата. Ако съберем такива игли и ги стопим в някакъв съд, ще получим прясна вода.

По повърхността на морето плува каша от ледени иглички, приличащи на огромно мазно петно. Оттам идва и първоначалното му име – сланина. При по-нататъшно понижаване на температурата свинската мас замръзва, образувайки гладка и прозрачна ледена кора, която се нарича nilas. За разлика от свинската мас, ниласът съдържа сол. Появява се в него в процеса на замразяване на мазнини и игли, улавящи капчици морска вода. Това е доста хаотичен процес. Ето защо солта в морския лед е разпределена неравномерно, обикновено под формата на отделни включвания.

Учените са установили, че количеството сол в морския лед зависи от температурата на околната среда в момента на образуването му. Когато има лека слана, скоростта на образуване на нила е ниска, иглите улавят малко морска вода, следователно солеността на леда е ниска. При силен студ ситуацията е точно обратното.

При топене морски ледПървото нещо, което излиза от него, е солта. В резултат на това постепенно става свеж.

Водата в моретата и океаните е много различна от речната и езерната. Солено е - и това определя много от свойствата му. От този фактор зависи и температурата на замръзване на морската вода. Тя не е равна на 0 °C, какъвто е случаят с прясна вода. За да се покрие с лед, морето изисква по-силен студ.

Невъзможно е да се каже недвусмислено при каква температура замръзва морската вода, тъй като този показател зависи от степента на нейната соленост. Различно е в различните части на световния океан.

Най-солено е Червено море. Тук концентрацията на сол във водата достига 41‰ (ppm). Водите на Балтийския залив са с най-малко сол – 5‰. В Черно море този показател е 18‰, а в Средиземно море – 26‰. Соленост Азовско море- 12‰. И ако вземем средно, солеността на моретата е 34,7‰.

Колкото по-висока е солеността, толкова повече морската вода трябва да се охлади, за да стане твърда.

Това ясно се вижда от таблицата:

Там, където солеността е още по-висока, като например в езерото Сиваш (100 ‰), залива Кара-Богаз-Гол (250 ‰), в Мъртво море (над 270 ‰), водата може да замръзне само с много голям минус - в първия случай - при -6,1 °C, във втория - под -10 °C.

Средната стойност за всички морета може да се приеме за -1,9 °C.

Етапи на замразяване

Много е интересно да се наблюдава как морската вода замръзва. Не се покрива веднага с равномерна ледена кора, като прясна вода. Когато част от него се превърне в лед (който е пресен), останалата част става още по-солена и изисква още по-силен студ, за да замръзне.

Видове лед

Докато морето се охлажда, се образуват различни видове лед:

• снежинка;
• утайки;
• игли;
• сало;
• нилас.

Ако морето все още не е замръзнало, но е много близо до него и по това време вали сняг, той не се топи при контакт с повърхността, а се насища с вода и образува вискозна маса, подобна на каша, която се нарича сняг . Замръзвайки, тази каша се превръща в киша, която е много опасна за корабите, попаднали в буря. Поради това палубата моментално се покрива с ледена кора.

Когато термометърът достигне нивото, необходимо за замръзване, в морето започват да се образуват ледени игли - кристали под формата на много тънки шестоъгълни призми. След като ги съберете с мрежа, измиете солта от тях и ги разтопите, ще откриете, че са пресни.

Отначало иглите растат хоризонтално, след това заемат вертикално положение и на повърхността се виждат само основите им. Те приличат на петна мазнина в охладена супа. Следователно ледът на този етап се нарича свинска мас.

Когато стане още по-студено, маста започва да замръзва и образува ледена кора, прозрачна и крехка като стъкло. Този вид лед се нарича nilas или колба. Солено е, макар че се образува от безквасни иглички. Факт е, че по време на замръзване иглите улавят малки капки заобикаляща солена вода.

Само в моретата се наблюдава подобно явление, известно като плаващ лед. Това се случва, защото водата тук се охлажда по-бързо близо до брега. Ледът, който се образува там, замръзва до крайбрежния ръб, поради което се нарича бърз лед. Тъй като студовете се засилват по време на тихо време, той бързо улавя нови територии, понякога достигащи десетки километри ширина. Но веднага щом се издигне силен вятър, бързият лед започва да се разпада на парчета с различни размери. Тези ледени късове, често с огромни размери (ледени полета), се носят от вятъра и течението из морето, причинявайки проблеми на корабите.

Температура на топене

Морският лед не се топи при същата температура, при която замръзва морската вода, както може да се мисли. Той е по-малко солен (средно 4 пъти), така че превръщането му обратно в течност започва преди достигането на тази марка. Ако средната точка на замръзване на морската вода е -1,9 °C, то средната температура на топене на образувания от нея лед е -2,3 °C.

Замразяване на солена вода: Видео

Прочетете също

Как да направите чешмяна вода дестилирана
Какво знаете за точката на кипене на водата?
Как влияе морската вода на косата?

Таблицата показва термофизичните свойства на разтвор на калциев хлорид CaCl 2 в зависимост от температурата и концентрацията на сол: специфична топлинаразтвор, топлопроводимост, вискозитет на водни разтвори, тяхната топлопроводимост и число на Прандтл. Концентрацията на сол CaCl 2 в разтвора е от 9,4 до 29,9%. Температурата, при която се дават свойствата, се определя от съдържанието на сол в разтвора и варира от -55 до 20°C.

Калциев хлорид CaCl2 не трябва да замръзва до температура минус 55°C. За да се постигне този ефект, концентрацията на сол в разтвора трябва да бъде 29,9%, а плътността му ще бъде 1286 kg / m 3.

С увеличаване на концентрацията на сол в разтвора се увеличава не само неговата плътност, но и такива термофизични свойства като динамичния и кинематичния вискозитет на водните разтвори, както и числото на Прандтл. Например, динамичен вискозитет на разтвор на CaCl2с концентрация на сол от 9,4% при температура 20 ° C е равна на 0,001236 Pa s, а когато концентрацията на калциев хлорид в разтвора се увеличи до 30%, неговият динамичен вискозитет се увеличава до стойност от 0,003511 Pa s.

Трябва да се отбележи, че вискозитетът на водните разтвори на тази сол е най-голям силно влияниеима температура. Когато разтвор на калциев хлорид се охлади от 20 до -55°C, неговият динамичен вискозитет може да се увеличи 18 пъти, а кинематичният му вискозитет - 25 пъти.

Дадени са следните топлофизични свойства на разтвор на CaCl2:

• , kg/m 3 ;
• температура на замръзване °C;
• динамичен вискозитет на водни разтвори, Pa s;
• Числото на Прандтл.

Плътността на разтвора на калциев хлорид CaCl 2 в зависимост от температурата

Таблицата показва стойностите на плътността на разтвора на калциев хлорид CaCl 2 с различни концентрации в зависимост от температурата.
Концентрацията на калциев хлорид CaCl 2 в разтвор е от 15 до 30% при температура от -30 до 15 ° C. Плътността на водния разтвор на калциев хлорид се увеличава с понижаване на температурата на разтвора и увеличаване на концентрацията на сол в него.

Топлинна проводимост на разтвор на CaCl 2 в зависимост от температурата

Таблицата показва стойностите на топлопроводимостта на разтвор на калциев хлорид CaCl 2 с различни концентрации при отрицателни температури.
Концентрацията на сол CaCl 2 в разтвора е от 0,1 до 37,3% при температура от -20 до 0°C. С увеличаването на концентрацията на сол в разтвора неговата топлопроводимост намалява.

Топлинен капацитет на разтвор на CaCl2 при 0°C

Таблицата показва масовия топлинен капацитет на разтвор на калциев хлорид CaCl 2 с различни концентрации при 0°C. Концентрацията на CaCl2 сол в разтвора е от 0,1 до 37,3%. Трябва да се отбележи, че с увеличаване на концентрацията на сол в разтвора, нейният топлинен капацитет намалява.

Точка на замръзване на разтвори на соли NaCl и CaCl2

Таблицата показва температурата на замръзване на разтвори на соли на натриев хлорид NaCl и калциев CaCl 2 в зависимост от концентрацията на солта. Концентрацията на сол в разтвора е от 0,1 до 37,3%. Точката на замръзване на солевия разтвор се определя от концентрацията на солтав разтвор и за натриев хлорид NaCl може да достигне стойност от минус 21,2°C за евтектичен разтвор.

трябва да бъде отбелязано че разтворът на натриев хлорид не трябва да замръзва до температура минус 21,2°C, а разтвор на калциев хлорид не замръзва при температури до минус 55°С.

Плътността на разтвора на NaCl в зависимост от температурата

Таблицата показва стойностите на плътността на разтвора на натриев хлорид NaCl с различни концентрации в зависимост от температурата.
Концентрацията на NaCl сол в разтвора е от 10 до 25%. Стойностите на плътността на разтвора са посочени при температури от -15 до 15°C.

Топлинна проводимост на разтвор на NaCl в зависимост от температурата

Таблицата показва стойностите на топлопроводимостта на разтвор на натриев хлорид NaCl с различни концентрации при отрицателни температури.
Концентрацията на NaCl сол в разтвора е от 0,1 до 26,3% при температура от -15 до 0°C. Таблицата показва, че топлопроводимостта на воден разтвор на натриев хлорид намалява с увеличаване на концентрацията на сол в разтвора.

Специфичен топлинен капацитет на разтвор на NaCl при 0°C

Таблицата показва масовия специфичен топлинен капацитет на воден разтвор на натриев хлорид NaCl с различни концентрации при 0°C. Концентрацията на NaCl сол в разтвора е от 0,1 до 26,3%. Таблицата показва, че с увеличаване на концентрацията на сол в разтвора, нейният топлинен капацитет намалява.

Топлофизични свойства на разтвор на NaCl

Таблицата показва термофизичните свойства на разтвор на натриев хлорид NaCl в зависимост от температурата и концентрацията на сол. Концентрацията на натриев хлорид NaCl в разтвор е от 7 до 23,1%. Трябва да се отбележи, че при охлаждане на воден разтвор на натриев хлорид неговият специфичен топлинен капацитет се променя леко, топлопроводимостта намалява и вискозитетът на разтвора се увеличава.

Дадени са следните топлофизични свойства на разтвор на NaCl:

• плътност на разтвора, kg/m3;
• температура на замръзване °C;
• специфичен (масов) топлинен капацитет, kJ/(kg deg);
• коефициент на топлопроводимост, W/(m deg);
• динамичен вискозитет на разтвора, Pa s;
• кинематичен вискозитет на разтвора, m 2 /s;
• коефициент на топлопроводимост, m 2 /s;
• Числото на Прандтл.

Плътност на разтвори на натриев хлорид NaCl и калциев CaCl 2 в зависимост от концентрацията при 15°C

Таблицата показва стойностите на плътността на разтворите на натриев хлорид NaCl и калциев CaCl 2 в зависимост от концентрацията. Концентрацията на NaCl сол в разтвора е от 0,1 до 26,3% при температура на разтвора 15°C. Концентрацията на калциев хлорид CaCl2 в разтвора варира от 0,1 до 37,3% при температура 15°C. Плътността на разтворите на натриев и калциев хлорид се увеличава с увеличаване на съдържанието на сол.

Коефициент на обемно разширение на разтвори на натриев хлорид NaCl и калциев CaCl 2

Таблицата дава стойностите на средния коефициент на обемно разширение на водни разтвори на натриев хлорид NaCl и калциев CaCl 2 в зависимост от концентрацията и температурата.
Коефициентът на обемно разширение на разтвор на NaCl сол е показан при температура от -20 до 20°C.
Коефициентът на обемно разширение на разтвор на CaCl2 хлорид е представен при температури от -30 до 20°C.

източници:

1. Данилова Г.Н. Сборник задачи по топлопреносни процеси в хранително-вкусовата промишленост. М.: Хранително-вкусовата промишленост, 1976.- 240 с.

В раздела по въпроса каква може да се постигне най-ниската температура на водно-солев разтвор на обикновена (трапезна, NaCl) сол, зададен от автора европейскинай-добрият отговор е Чрез добавяне на сол към водата скоростта на топене на леда се увеличава и температурата на топене на леда пада по-ниско. Това се обяснява с факта, че добавянето на сол причинява отслабване на молекулярната кохезия и разрушаване на решетките на ледените кристали. Разтапянето на сместа лед-сол протича с отнемане на топлина от заобикаляща среда, в резултат на което околния въздухохлажда и температурата му намалява. Тъй като съдържанието на сол в сместа лед-сол се увеличава, нейната точка на топене намалява. Солевият разтвор с най-ниска точка на топене се нарича евтектика, а точката му на топене се нарича точка на криохидрат. Точката на криохидрат за смес лед-сол с готварска сол е -21,2°C, с концентрация на сол в разтвора от 23,1% спрямо общата маса на сместа, което е приблизително равно на 30 kg сол на 100 kg лед. При по-нататъшно увеличаване на концентрацията на сол не се наблюдава намаляване на температурата на топене на сместа лед-сол, а повишаване на температурата на топене (при 25% концентрация на сол в разтвора спрямо общата маса, температурата на топене се повишава до -8°C).
Когато воден разтвор на готварска сол се замрази в концентрация, съответстваща на криохидратната точка, се получава хомогенна смес от ледени кристали и сол, която се нарича евтектичен твърд разтвор.
Точката на топене на евтектичния твърд разтвор на готварска сол е -21,2°C, а топлината на топене е 236 kJ/kg. Евтектичният разтвор се използва за охлаждане с нулев въртящ момент. За да направите това, евтектичен разтвор на готварска сол се излива в нули - плътно затворени форми - и се замразява. Замразени нули се използват за охлаждане на плотове, шкафове, хладилни преносими хладилни чанти и т.н. (отворете фризера на домакинския хладилник - ще намерите такъв контейнер). с метод на машинно охлаждане.

Отговор от Изсъхне[гуру]
най-ниската температура от всяка температура е абсолютната нула, около - 273 градуса по Целзий

Отговор от Оля[експерт]
температурата зависи от концентрацията на солта в разтвора; колкото по-висока е концентрацията, толкова по-ниска е точката на замръзване, няма да ви кажа точните числа, защото... справочникът ми беше отнет за известно време)), но ако изхождаме от факта, че морската вода е солен разтвор, тогава можем да заключим, че точката на замръзване е много под нулата.... -15-20 градуса

Отговор от способен[гуру]
22,4% воден разтвор NaCl замръзва при 21,2 °C
Отговор
връзка
към въпроса
Воден разтвор на NaCl "температура на кристализация"

Отговор от Йоргей Незнамов[новак]
Таблица 10.8. Точка на замръзване на разтвор на NaCl
Съдържание на NaCl, g в 100 g вода Точка на замръзване, ?
1,5 - -0,9
3,0 - - 1,8
4,5 - -2,6
5,9 - -3,5
7,5 - -4,4
9,0 - -5,4
10,6 - -6,4
12,3 - -7,5
14,0 - -8,6
15,7 - -9,8
17,5 - -11,0
19,3 - - 12,2
21,2 - -13,6
23,1 - - 15,1
25,0 - - 16,0
26,9 - -18,2
29,0 - -20,0
30,1 - -21,2