Kategori: Kemi
publicerad: 9 December 2013
Ja, vatten kan hålla sig flytande under noll grader Celsius. Det finns några sätt på vilka detta kan hända.
först och främst beror fasen av ett material (oavsett om det är gas, vätska eller fast) starkt på både temperatur och tryck., För de flesta vätskor ökar trycket temperaturen vid vilken vätskan fryser till fast. Ett fast ämne bildas när de lösa, slingrande molekylerna i en vätska blir långsamma och tillräckligt nära för att bilda stabila bindningar som stiftar dem på plats. När vi trycker på en vätska tvingar vi molekylerna att komma närmare varandra. De kan därför bilda stabila bindningar och bli en fast även om de har en högre temperatur än fryspunkten vid standardtryck. Vatten är dock något unikt. Vattenmolekyler sprids ut när de binds i en fast kristallin struktur., Denna spridningsåtgärd leder till att isen blir mindre tät än flytande vatten, vilket gör att isen flyter. Denna spridningsverkan av vattenmolekylerna under frysning innebär också att applicering av tryck på vatten sänker fryspunkten. Om du applicerar tillräckligt med tryck (vilket gör det svårt för vattenmolekylerna att spridas ut i den fasta strukturen) kan du ha flytande vatten flera grader under noll grader Celsius.
även om du inte använder tryck kan du fortfarande ha flytande vatten vid temperaturer under noll med tillsatser., Tillsatser som salt kan störa den kemiska bindningen som behövs för att bilda en fast och de kan därför sänka vattnets fryspunkt. Salt består av starka natrium-och klorjoner. När de löses i vatten tenderar vattenmolekylerna att hålla sig till saltjonerna istället för varandra, och de fryser därför inte så lätt. När du lägger till mer salt till vatten fortsätter dess fryspunkt att sjunka tills vattnet når mättnad och kan inte hålla något mer salt. Om du lägger till tillräckligt med salt kan fryspunkten för vatten tappas så lågt som -21 grader Celsius., Detta faktum innebär att vatten vid -21 grader Celsius fortfarande kan förbli flytande om tillräckligt med salt tillsätts. I stället för att hålla flytande vatten från frysning kan denna kraftfulla egenskap av salt också användas för att göra isen tillbaka till vatten. Strösalt på isiga trottoarer sänker isens fryspunkt under omgivningstemperaturen och isen smälter. Men sprinkling salt på isiga gångbanor hjälper inte om omgivningstemperaturen är under -21 grader Celsius. Effekten av salt på vattnets fryspunkt har också djupgående effekter på jordens oceaner.,
även om du inte använder tryck och inte lägger till något i vattnet, kan du fortfarande ha flytande vatten vid temperaturer under noll grader Celsius. För att vatten ska frysa till IS behöver det något att frysa på för att starta processen. Vi kallar dessa utgångspunkter ”kärncentra”. I de flesta situationer ger lite damm, föroreningar eller till och med små vibrationer i vattnet kärncentra för att vattnet ska frysa på. Men om ditt vatten är mycket rent och mycket fortfarande, det finns inget för vattenmolekylerna att kristallisera på., Som ett resultat kan du kyla mycket rent vatten långt under noll grader Celsius utan att det fryser. Vatten i detta tillstånd kallas ”superkyld”. Vid standardtryck kan rent vatten överkylas till så lågt som ca -40 grader Celsius. Superkylt vatten hålls från att frysa endast av bristen på kärncentraler. Därför, när kärncentra finns (vilket kan vara så enkelt som en vibration), fryser det superkylda vattnet snabbt. Frysande regn är ett naturligt exempel på superkylt flytande vatten., När frysning regn träffar ett objekt på jordens yta, det objektet ger kärnkraftverk, och regnet fryser till is.
ämnen: frysning, fryspunkt, frysregn, is, fasdiagram, tryck, superkyld, temperatur, vatten