塩を入れた水は凍りますか？ 海水は何度くらいの温度で凍りますか?

温度レジームは主に凍結プロセスの速度を決定します。

正および負の値の範囲の温度は、反応速度、化合物の溶解度、溶解速度、凝固、および未解離イオンペアの濃度に影響を与えます。 溶液の温度には、構造温度、凝固温度など、いくつかの種類があります。 結晶化が始まる温度（凝固温度）は、溶液を冷却した結果、結晶の形成が始まる温度です。 凝固点の低下 ΔТз - 純粋な溶媒と溶液の凝固温度の差。 塩水の凝固点は常に凝固点より低い きれいな水そしてそれは溶解した塩の濃度に依存します。 塩水のこの依存性は次の方程式で表すことができます。

どこ に- 比例係数; と- 溶液中の溶質の濃度。

希釈度が低い溶液では、結晶化が始まる温度は、対応するシステムの状態図から決定されます。 海水と高度に鉱物化された天然塩水の凝固温度は異なるため、この温度は異なる計算式を使用して計算する必要があると想定されます。

食塩溶液の凝固温度に関する実験データを近似しました。 海水そして作業に使用される天然塩水。 凍結温度の変化の依存性をグラフおよび分析形式で図 41 ～ 43 に示します。

米。 41. 食塩水の塩分に対する凍結温度の依存性

米。 42. 海水の凝固温度の塩分濃度依存性

米。 43. 塩水の凍結温度の塩分濃度への依存性

提示された凍結温度の値（表9）から、溶液の総無機化が増加し、凍結系に含まれる成分の数が増加するにつれて、凍結温度が低下することは明らかです - ΔТз(NaCl)< ΔТз(морск.вода) < ΔТз(рассол).

表 9. 構築されたグラフィック依存関係の分析

* R 2 - 近似の信頼性

脱塩水からの個々の塩の凍結はさまざまな温度で起こることが知られています。たとえば、-2℃の温度では炭酸カルシウムが沈殿します。 -3.5℃の硫酸ナトリウム。 温度が-20℃まで下がると食塩が沈殿し、-25.5〜26℃までは塩化マグネシウムが沈殿し、40〜55℃の非常に低い温度では塩化カリウムと塩化カルシウムが沈殿します。 負の温度では、0°C 未満の温度では不安定となる結晶性水和物の形成が特異的です。 たとえば、ハイドロハライト NaCl * 2H 2 O は -0.15 °C で生成され、MgCl 2 * 12H 2 O は -15 °C で安定し、MgCl 2 * 8H 2 O は 0 °C 未満で、Na 2 CO 3 * 7H です。 2 Oは-10℃でのみ生成されます。 KClは0℃でKClの形で結晶化し、-6.6℃ではKClとKCl*H 2 Oの2つの相がすでに共存し、-10.6℃ではKCl*H 2 Oのみが沈殿します。負の温度では、個々の結晶が水和します。与えられた値での配位数に応じた結晶化水の分子の可能な最大数とそれらの混合物（混晶ではない）。 濃縮溶液の凝固温度には異常な低下があることに注意してください。

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お気づきかと思いますが、海の水は零度よりはるかに低い温度で凍ります。 なぜこのようなことが起こっているのでしょうか? すべてはその中の塩分濃度によって決まります。 値が高いほど凍結温度は低くなります。 平均して、水の塩分濃度が 2 ppm 増加すると、凝固点が 10 分の 1 度下がります。 したがって、水の塩分濃度が 35 ppm の海面に薄い氷の層が形成される周囲温度はどのくらいであるべきかを自分で判断してください。 少なくとも氷点下 2 度である必要があります。

同じアゾフ海は塩分濃度が12ppmで、マイナス0.6度で凍ります。 同時に、隣接するシヴァシュは凍結されていないままです。 問題は、その水の塩分濃度が100 ppmであるということです。つまり、ここで氷が形成されるには、少なくとも6度の霜が必要です。 表面を氷で覆うには 白い海, 水の塩分濃度が 25 ppm に達すると、温度をマイナス 1.4 度まで下げる必要があります。

最も驚くべきことは、マイナス1度に冷やされた海水では雪が溶けないことです。 彼は氷の塊になるまでその中で泳ぎ続けます。 しかし、冷えた真水に入るとすぐに溶けてしまいます。

海水の凍結プロセスには独自の特徴があります。 まず、一次氷の結晶が形成され始めます。これは信じられないほど細い透明な針のように見えます。 塩は入っていません。 結晶から絞り出され、水中に残ります。 このような針を集めて、何らかの容器に入れて溶かせば、真水が得られます。

巨大な脂っこい斑点のような氷の針がごちゃごちゃと海面に浮かんでいる。 したがって、元の名前はラードです。 さらに温度が下がるとラードが凍り、ニラスと呼ばれる滑らかで透明な氷の皮が形成されます。 ラードとは異なり、ニラスには塩が含まれています。 それは脂肪の凍結と針が海水の滴を捕捉する過程でその中に現れます。 これはかなり混沌としたプロセスです。 これが、海氷中の塩が通常は個々の内包物の形で不均一に分布する理由です。

科学者たちは、海氷中の塩の量が形成時の周囲の温度に依存することを発見しました。 霜がわずかにあるときは、ニラの形成速度が低く、針葉樹が海水をほとんど捕らえないため、氷の塩分濃度が低くなります。 極度の寒さでは、状況はまったく逆になります。

溶けるとき 海氷まず出てくるのは塩です。 その結果、徐々に新鮮になっていきます。

海や海洋の水は、川や湖の水とは大きく異なります。 それは塩味です - そしてこれがその特性の多くを決定します。 海水の凍結温度もこの要因に依存します。 の場合のように、0 °C には等しくありません。 淡水。 海が氷で覆われるためには、より強い霜が必要です。

この指標は塩分濃度に依存するため、海水がどの温度で凍結するかを明確に言うことは不可能です。 世界の海のさまざまな場所では異なります。

最も塩辛いのは紅海です。 ここで水中の塩分濃度は41パーセント（ppm）に達します。 バルト海湾の水域は塩分濃度が最も低く、その濃度は 5 パーセントです。 黒海ではこの数字は 18 パーセント、地中海では 26 パーセントです。 塩分濃度 アゾフ海– 12パーセント。 そして平均すると、海の塩分濃度は 34.7 パーセントになります。

塩分濃度が高いほど、海水が固体になるまでにさらに冷却する必要があります。

これは表から明らかです。

シヴァシュ湖（100 パーセント）、カラ・ボガズ・ゴル湾（250 パーセント）、死海（270 パーセント以上）など、塩分濃度がさらに高い場所では、非常に大きなマイナスがなければ水は凍りません。最初のケース - -6.1 °C、2番目のケース - -10 °C未満。

すべての海の平均は -1.9 °C と考えられます。

凍結の段階

海水が凍る様子を見るのはとても興味深いです。 淡水のように、すぐに均一な氷の表面で覆われるわけではありません。 一部が氷になると（これは新鮮です）、残りはさらに塩味が強くなり、凍らせるにはさらに強力な霜が必要になります。

氷の種類

海が冷えると、さまざまな種類の氷が形成されます。

• スノーフレーク。
• 汚泥;
• 針;
• サロ。
• ニラス。

海がまだ凍っていないが海に非常に近く、このときに雪が降った場合、海面に触れても溶けませんが、水が飽和して粘性のあるお粥のような塊が形成され、これが雪と呼ばれます。 。 このお粥は凍ると泥状になり、嵐に巻き込まれた船にとっては非常に危険です。 そのせいで甲板は一瞬にして氷の塊に覆われてしまう。

温度計が凍結に必要なレベルに達すると、海の中で氷の針、つまり非常に薄い六角柱の形の結晶が形成され始めます。 網で集めて塩を洗い流して溶かすと、新鮮なことがわかります。

最初、針は水平に成長し、その後垂直位置になり、表面には基部だけが見えます。 それらは冷えたスープの脂肪の斑点に似ています。 したがって、この段階の氷はラードと呼ばれます。

さらに寒くなると、ラードが凍り始め、ガラスのように透明で壊れやすい氷の皮を形成します。 このタイプの氷はニラス、またはフラスコと呼ばれます。 種なし針葉樹から作られていますが、塩辛いです。 実際のところ、凍結中、針は周囲の塩水の小さな滴を捕らえます。

流氷と呼ばれる現象は海でのみ観察されます。 これは、ここの水が海岸近くでより速く冷えるために発生します。 そこで形成される氷は海岸端まで凍​​るため、定着氷と呼ばれます。 穏やかな天候の間に霜が強まると、すぐに新しい領土を占領し、幅が数十キロメートルに達することもあります。 しかし、強風が吹くとすぐに、定着した氷はさまざまなサイズの破片に砕け始めます。 これらの流氷は、しばしば巨大なサイズ（氷原）になるため、風や海流によって海中を運ばれ、船舶に問題を引き起こします。

融解温度

海氷は、海水が凍る温度と同じ温度では溶けません。 塩分が少ないので (平均 4 倍)、このマークに達する前に液体に戻り始めます。 海水の平均凝固点が -1.9 °C である場合、海水から形成される氷の平均融解温度は -2.3 °C です。

塩水の凍結: ビデオ

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表は、温度と塩濃度に応じた塩化カルシウム CaCl 2 溶液の熱物性を示しています。 比熱水溶液の溶液、熱伝導率、粘度、熱拡散率、プラントル数。 溶液中のＣａＣｌ ２ 塩の濃度は９．４～２９．９％である。 特性が現れる温度は溶液中の塩分によって決まり、-55～20℃の範囲となります。

塩化カルシウム CaCl 2 はマイナス 55°C の温度まで凍結しない可能性があります。 この効果を達成するには、溶液中の塩濃度は 29.9% でなければならず、その密度は 1286 kg/m 3 になります。

溶液中の塩濃度が増加すると、その密度だけでなく、水溶液の動粘度や動粘度、プラントル数などの熱物性も増加します。 例えば、 CaCl 2 溶液の動粘度温度 20°C での塩濃度 9.4% の粘度は 0.001236 Pa s に等しく、溶液中の塩化カルシウムの濃度が 30% に増加すると、動粘度は 0.003511 Pa s の値に増加します。

この塩の水溶液の粘度は最も高いことに注意してください。 強い影響力温度がある。 塩化カルシウム溶液を 20 ℃から -55 ℃に冷却すると、動粘度は 18 倍、動粘度は 25 倍増加します。

以下が与えられます CaCl 2 溶液の熱物性:

• 、kg/m 3 ;
• 氷点下℃;
• 水溶液の動粘度、Pa s;
• プラントル数。

温度に応じた塩化カルシウム溶液 CaCl 2 の密度

表は、温度に応じたさまざまな濃度の塩化カルシウム溶液CaCl 2 の密度値を示しています。
溶液中の塩化カルシウム CaCl 2 の濃度は、-30 ～ 15℃の温度で 15 ～ 30% です。 塩化カルシウムの水溶液の密度は、溶液の温度が低下し、溶液中の塩濃度が増加すると増加します。

温度に応じたCaCl 2 溶液の熱伝導率

表は、負の温度におけるさまざまな濃度の塩化カルシウムCaCl 2 溶液の熱伝導率の値を示しています。
溶液中の CaCl 2 塩の濃度は、-20 ～ 0℃の温度で 0.1 ～ 37.3% です。 溶液中の塩の濃度が増加すると、その熱伝導率は減少します。

0℃におけるCaCl 2 溶液の熱容量

この表は、0℃におけるさまざまな濃度の塩化カルシウム溶液 CaCl 2 の質量熱容量を示しています。 溶液中のＣａＣｌ ２ 塩の濃度は０．１～３７．３％である。 溶液中の塩濃度が増加すると、その熱容量が減少することに注意してください。

NaCl および CaCl 2 塩の溶液の凝固点

表は、塩濃度に応じた塩化ナトリウム塩 NaCl およびカルシウム CaCl 2 の溶液の凝固温度を示しています。 溶液中の塩濃度は0.1～37.3%です。 食塩水の凝固点は塩濃度によって決まります溶液中および塩化ナトリウムの場合、NaCl は共晶溶液でマイナス 21.2°C の値に達することがあります。

注意すべき点は、 塩化ナトリウム溶液はマイナス21.2℃まで凍らない、塩化カルシウムの溶液は次の温度まで凍りません。 マイナス55℃.

温度に応じた NaCl 溶液の密度

表は、温度に応じたさまざまな濃度の塩化ナトリウムNaCl溶液の密度値を示しています。
溶液中の NaCl 塩の濃度は 10 ～ 25% です。 溶液密度の値は-15〜15℃の温度で示されています。

温度に応じたNaCl溶液の熱伝導率

表は、負の温度におけるさまざまな濃度の塩化ナトリウムNaCl溶液の熱伝導率の値を示しています。
溶液中の NaCl 塩の濃度は、-15 ～ 0℃の温度で 0.1 ～ 26.3% です。 表は、塩化ナトリウム水溶液の熱伝導率は、溶液中の塩の濃度が増加するにつれて減少することを示しています。

0℃におけるNaCl溶液の比熱容量

この表は、さまざまな濃度の塩化ナトリウム NaCl 水溶液の 0℃における質量比熱容量を示しています。 溶液中の NaCl 塩の濃度は 0.1 ～ 26.3% です。 表は、溶液中の塩濃度が増加すると、その熱容量が減少することを示しています。

NaCl溶液の熱物性

この表は、温度と塩濃度に応じた塩化ナトリウム NaCl 溶液の熱物性を示しています。 溶液中の塩化ナトリウム NaCl の濃度は 7 ～ 23.1% です。 塩化ナトリウム水溶液を冷却すると、その比熱容量がわずかに変化し、熱伝導率が低下し、溶液の粘度が増加することに注意してください。

以下が与えられます NaCl溶液の熱物性:

• 溶液密度、kg/m3;
• 氷点下℃;
• 比（質量）熱容量、kJ/(kg deg);
• 熱伝導率、W/(m deg);
• 溶液の動粘度、Pa s。
• 溶液の動粘度、m 2 /s;
• 熱拡散係数、m 2 /s;
• プラントル数。

15℃での濃度に応じた塩化ナトリウム NaCl およびカルシウム CaCl 2 の溶液の密度

表は、濃度に応じた塩化ナトリウムNaClとカルシウムCaCl2の溶液の密度値を示しています。 溶液中の NaCl 塩の濃度は、溶液温度 15℃で 0.1 ～ 26.3% です。 溶液中の塩化カルシウム CaCl 2 の濃度は、15℃の温度で 0.1 ～ 37.3% の範囲です。 塩化ナトリウムおよび塩化カルシウム溶液の密度は、塩分含有量が増加すると増加します。

塩化ナトリウムNaClとカルシウムCaCl2の溶液の体積膨張係数

表には、濃度と温度に応じた塩化ナトリウムNaClとカルシウムCaCl2の水溶液の平均体積膨張係数の値が示されています。
NaCl 塩溶液の体積膨張係数は、-20 ～ 20°C の温度で示されます。
CaCl 2 塩化物溶液の体積膨張係数は、-30 ～ 20°C の温度で示されます。

出典:

1. Danilova G.N. et al. 食品および冷凍業界における熱伝達プロセスに関する問題集。 M.: 食品産業、1976年。- 240ページ。

質問のセクションでは、著者が尋ねた普通の（食塩、NaCl）塩の水塩溶液の最低温度はどの程度に達することができますか ヨーロッパ人最良の答えは 水に塩を加えると氷の融解速度が速くなり、氷の融解温度が下がります。 これは、塩の添加により分子の凝集が弱まり、氷の結晶格子が破壊されるという事実によって説明されます。 氷と塩の混合物の融解は、氷から熱を奪いながら進行します。 環境、 その結果 周囲の空気冷えて温度が下がります。 氷と塩の混合物中の塩分が増加すると、その融点は低下します。 融点が最も低い塩溶液は共晶と呼ばれ、その融解温度は氷水和物点と呼ばれます。 食塩を含む氷塩混合物の凍結水和物点は-21.2℃で、溶液中の塩濃度は混合物の総質量に対して23.1%で、これは塩100kgあたり塩30kgにほぼ等しい。氷。 塩濃度がさらに増加し​​ても、氷と塩の混合物の融解温度は低下しませんが、融解温度は上昇します（総質量に対して溶液中の塩濃度が 25% の場合、融解温度は上昇します）。 -8℃まで上昇します）。
食塩の水溶液を凍結ハイドレート点に相当する濃度で凍結すると、共晶固溶体と呼ばれる氷の結晶と塩の均一な混合物が得られます。
食塩の共晶固溶体の融点は-21.2℃、融解熱は236 kJ/kgです。 共晶溶液はゼロトルク冷却に使用されます。 これを行うには、食塩の共融溶液をゼロ（しっかりと密閉された形状）に注ぎ、凍結します。 冷凍ゼロは、カウンター、キャビネット、冷蔵ポータブル冷蔵バッグなどを冷却するために使用されます（家庭用冷蔵庫の冷凍庫を開けると、そのような容器が見つかります） 業界では、機器が大量生産される前に、氷塩による冷却が広く使用されていました。機械冷却方式を採用。

からの返信 乾燥する[教祖]
あらゆる温度の最低温度は絶対零度、摂氏約 -273 度です

からの返信 オリヤ[専門家]
温度は溶液中の塩の濃度に依存します。濃度が高くなるほど凝固点は低くなります。なぜなら… 参考書はしばらく私から取り上げられました)) しかし、海水が食塩水であるという事実から進むと、凝固点はゼロよりはるかに低いと結論付けることができます.... -15〜20度

からの返信 有能[教祖]
22.4% 水溶液 NaClは21.2℃で凍結します
答え
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質問に対して
NaCl水溶液「結晶化温度」

からの返信 ヨルゲイ・ネズナモフ[初心者]
表10.8。 NaCl溶液の凝固点
NaCl 含有量、水 100 g 中の g 凝固点、? C
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