3.2. MORSKÝ ĽAD

Morská voda, na rozdiel od sladkej vody, nemá špecifický bod tuhnutia. Teplota, pri ktorej sa začnú tvoriť ľadové kryštály (ľadové ihličky), závisí od slanosti morskej vody S. Experimentálne sa zistilo, že bod tuhnutia morskej vody možno určiť (vypočítať) podľa vzorca: t 3 \u003d -0,0545S. Pri slanosti 24,7% sa bod mrazu rovná teplote najvyššej hustoty morskej vody (-1,33°C). Táto okolnosť (vlastnosť morskej vody) umožnila rozdeliť morskú vodu do dvoch skupín podľa stupňa slanosti. Voda so slanosťou nižšou ako 24,7 % sa nazýva brakická a po ochladení dosiahne najskôr teplotu najvyššej hustoty a potom zamrzne, t.j. sa správa ako sladká voda, v ktorej je teplota najvyššej hustoty 4°C. Voda so slanosťou vyššou ako 24,7°/00 sa nazýva morská voda.

Teplota pri najvyššej hustote je pod bodom mrazu. To vedie k výskytu konvekčného miešania, ktoré odďaľuje zamŕzanie morskej vody. Zamŕzanie sa spomaľuje aj v dôsledku zasoľovania povrchovej vrstvy vody, čo sa pozoruje pri výskyte ľadu, pretože pri zamrznutí vody zostáva v ľade iba časť solí rozpustených v nej, zatiaľ čo značná časť zostáva vo vode. , čím sa zvyšuje jej slanosť, a teda aj hustota povrchovej vrstvy vody, čím sa znižuje bod tuhnutia. V priemere je slanosť morského ľadu štyrikrát menšia ako slanosť vody.

Ako vzniká ľad v morskej vode so slanosťou 35°/00 a bodom mrazu -1,91°C? Po ochladení povrchovej vrstvy vody na teplotu uvedenú vyššie sa jej hustota zvýši a voda bude klesať, zatiaľ čo teplejšia voda zo spodnej vrstvy bude stúpať nahor. Miešanie bude pokračovať, kým teplota celej masy vody v hornej aktívnej vrstve neklesne na -1,91 °C. Potom sa po určitom prechladení vody pod bod mrazu začnú na povrchu objavovať ľadové kryštály (ľadové ihličky).

Vytvárajú sa ľadové ihly nielen na hladine mora, ale v celej hrúbke zmiešanej vrstvy. Postupne ľadové ihly zamŕzajú a na hladine mora vytvárajú ľadové škvrny, ktoré svojím vzhľadom pripomínajú zamrznutý ľad. Salo. Vo farbe sa veľmi nelíši od vody.

Keď sneh napadne na hladinu mora, proces tvorby ľadu sa zrýchli, pretože povrchová vrstva sa odsolí a ochladí, navyše sa do vody vnesú hotové kryštalizačné jadrá (snehové vločky). Ak je teplota vody pod 0 °C, tak sa sneh neroztopí, ale vytvorí viskózna kašovitú hmotu tzv. zasnežený. Bravčová masť a snehové gule sa vplyvom vetra a vĺn lámu na kúsky bielej farby, tzv kal. Ďalším zhutňovaním a mrazením počiatočných druhov ľadu (ľadové ihličie, bravčová masť, kal, kaša) sa na morskej hladine vytvorí tenká, elastická ľadová kôra, ktorá sa ľahko ohýba na vlne a po stlačení vytvára zubaté vrstvy, volal nilas. Nilas má matný povrch a hrúbku do 10 cm, delí sa na tmavé (do 5 cm) a svetlé (5-10 cm) nily.

Ak je povrchová vrstva mora silne odsolená, tak pri ďalšom ochladzovaní vody a pokojnom stave mora následkom priameho zamrznutia alebo z ľadového tuku sa hladina mora pokryje tenkou lesklou kôrou, tzv. fľaša. Fľaša je priehľadná, ako sklo, ľahko sa rozbije vo vetre alebo vlnách, jej hrúbka je do 5 cm.

Na svetelnej vlne od ľadového tuku, kalu alebo snehu, ako aj v dôsledku rozbitia fľaše a nilas s veľkým napučaním, tzv. ľadová palacinka. Má prevažne okrúhly tvar s priemerom od 30 cm do 3 m a hrúbkou približne do 10 cm, s vyvýšenými okrajmi v dôsledku nárazu ľadových krýh na seba.

Vo väčšine prípadov sa tvorba ľadu začína pri pobreží objavením sa brehov (ich šírka je 100 - 200 m od pobrežia), ktoré sa postupne šíria do mora a menia sa na rýchly ľad. Rýchly ľad a rýchly ľad označujú nehybný ľad, t. j. ľad, ktorý sa tvorí a zostáva nepohyblivý pozdĺž pobrežia, kde je pripevnený k pobrežiu, ľadovej stene, k ľadovej bariére.

Horný povrch mladého ľadu je vo väčšine prípadov hladký alebo mierne zvlnený, naopak spodný povrch je veľmi nerovný a v niektorých prípadoch (pri absencii prúdov) vyzerá ako štetec ľadových kryštálikov. Počas zimy sa hrúbka mladého ľadu postupne zväčšuje, jeho povrch je pokrytý snehom a vplyvom stekajúcej soľanky sa farba mení zo sivej na bielu. Mladý ľad o hrúbke 10-15 cm je tzv sivá a hrúbkou 15-30 cm - sivobiela. S ďalším zvyšovaním hrúbky ľadu získava ľad bielu farbu. Morský ľad, ktorý trvá jednu zimu a má hrúbku 30 cm až 2 m, sa bežne označuje ako biely. prvý rok ľad, ktorý sa člení na tenký(hrúbka od 30 do 70 cm), priemer(od 70 do 120 cm) a hustý(viac ako 120 cm).

V oblastiach Svetového oceánu, kde sa ľad počas leta nestihne roztopiť a od začiatku ďalšej zimy začína opäť rásť a do konca druhej zimy sa jeho hrúbka zväčšuje a je už viac ako 2 m, sa volá dva roky ľadu. Ľad, ktorý existuje už viac ako dva roky nazývaná trvalka, jej hrúbka je viac ako 3 m. Má zelenomodrú farbu, s veľkou prímesou snehu a vzduchových bublín má belavú farbu, sklovitý vzhľad. Časom, osviežený a zhutnený lisovaním, viacročný ľad získava modrú farbu. Podľa pohyblivosti sa morský ľad delí na pevný ľad (rýchly ľad) a driftujúci ľad.

Unášaný ľad v tvare (veľkosti) je rozdelený na palacinkový ľad, ľadové polia, malý rozbitý ľad(kus morského ľadu s priemerom menším ako 20 m), strúhaný ľad(rozbitý ľad s priemerom menším ako 2 m), nesyak(veľký humus alebo skupina homolí zmrznutých do výšky 5 m nad morom), mrazivý(kúsky ľadu zamrznuté v ľadovom poli), ľadová kaša(nahromadenie unášaného ľadu pozostávajúceho z úlomkov iných foriem ľadu s priemerom maximálne 2 m). Ľadové polia sa zase v závislosti od horizontálnych rozmerov delia na:

Obrovské ľadové polia s priemerom viac ako 10 km;

Rozsiahle ľadové polia s priemerom 2 až 10 km;

Veľké ľadové polia s priemerom 500 až 2000 m;

Úlomky ľadových polí s priemerom od 100 do 500 m;

Hrubo rozbitý ľad s priemerom od 20 do 100 m.

Veľmi dôležitou charakteristikou pre navigáciu je koncentrácia driftujúceho ľadu. Koncentráciou sa rozumie pomer plochy skutočne pokrytej morskej hladiny ľadom k celkovej ploche morskej hladiny, na ktorej sa nachádza unášaný ľad, vyjadrený v desatinách.

V ZSSR bola prijatá 10-bodová stupnica koncentrácie ľadu (1 bod zodpovedá 10% plochy pokrytej ľadom), v niektorých cudzích krajinách (Kanada, USA) - 8 bodov.

Pokiaľ ide o koncentráciu, unášaný ľad je charakterizovaný takto:

1. Stlačený unášaný ľad. Unášaný ľad, ktorý má koncentráciu 10/10 (8/8) a nie je viditeľná žiadna voda.

2. Mrazený tuhý ľad. Unášajte ľad pri súdržnosti 10/10 (8/8) a ľadové kryhy spolu zamrznú.

3. Veľmi súdržný ľad. Unášajte ľad s koncentráciou vyššou ako 9/10, ale menšou ako 10/10 (7/8 až 8/8).

4. Uzavretý ľad. Unášaný ľad s koncentráciou 7/10 až 8/10 (6/8 až 7/8), pozostávajúci z ľadových krýh, z ktorých väčšina je vo vzájomnom kontakte.

5. Riedky ľad. Unášaný ľad s koncentráciou 4/10 až 6/10 (3/8 až 6/8), pri veľkom počte zlomov sa ľadové kryhy väčšinou navzájom nedotýkajú.

6. Vzácny ľad. Unášaný ľad, v ktorom je koncentrácia 1/10 až 3/10 (1/8 až 3/8) a na ľade dominuje priezračná voda.

7. Oddeľte ľadové kryhy. Veľká oblasť vody obsahujúca morský ľad s koncentráciou menšou ako 1/10 (1/8). Pri absencii ľadu by sa táto oblasť mala nazývať čistá voda.

Unášaný ľad pod vplyvom vetra a prúdov je v neustálom pohybe. Akákoľvek zmena vetra nad oblasťou pokrytou unášaným ľadom spôsobuje zmeny v rozložení ľadu: čím väčšie, tým silnejšie a dlhšie pôsobenie vetra.

Dlhodobé pozorovania veterného driftu zbaleného ľadu ukázali, že ľadový drift je priamo závislý od vetra, ktorý ho spôsobil, a to: smer ľadového driftu sa odchyľuje od smeru vetra približne o 30° doprava na severnej strane. pologuli a vľavo na južnej pologuli rýchlosť driftu súvisí s koeficientom rýchlosti vetra približne 0,02 (r = 0,02).

V tabuľke. Obrázok 5 zobrazuje vypočítané hodnoty rýchlosti driftu ľadu v závislosti od rýchlosti vetra.

Tabuľka 5

Rýchlosť pohybu ľadovcov (v severnom Atlantiku) s čerstvým vetrom sa pohybuje od 0,1 do 0,7 uzla. Pokiaľ ide o uhol odchýlky ich pohybu od smeru vetra, je to 30-40 °.

Prax ľadovej navigácie ukázala, že nezávislá plavba obyčajného námorného plavidla je možná s koncentráciou unášaného ľadu 5-6 bodov. Pre veľkotonážne lode so slabým trupom a pre staré lode je limit súdržnosti 5 bodov, pre stredne tonážne lode, ktoré sú v dobrom stave - 6 bodov. Pre plavidlá triedy ľadu môže byť tento limit zvýšený až na 7 bodov a pre plavidlá na prelomenie ľadu - až na 8-9 bodov. Uvedené limity priechodnosti driftujúceho ľadu sú odvodené z praxe pre stredne ťažký ľad. Pri plavbe v ťažkom viacročnom ľade by sa tieto limity mali znížiť o 1-2 body. Pri dobrej viditeľnosti je možná plavba v koncentráciách ľadu do 3 bodov pre lode akejkoľvek triedy.

Ak je potrebné plaviť sa cez oblasť mora pokrytú unášaným ľadom, treba mať na pamäti, že je jednoduchšie a bezpečnejšie vstúpiť na ľadovú hranu proti vetru. Vstup na ľad s chvostovým alebo bočným vetrom je nebezpečný, pretože sú vytvorené podmienky pre kopu na ľade, čo môže viesť k poškodeniu boku plavidla alebo jeho útorovej časti.

Vpred
Obsah
späť

Experimenty s ľadom pre deti sú vždy zaujímavé. Pri experimentoch s Vladom som pre seba dokonca urobil niekoľko objavov.

Dnes nájdeme odpovede na nasledujúce otázky:

• Ako sa správa voda pri zamrznutí?
• Čo sa stane, ak zmrazíte slanú vodu?
• kabát zahreje ľad?
• a niektoré ďalšie...

mrazivá voda

Voda sa pri zamrznutí rozširuje. Na fotografii je pohár zamrznutej vody. Je vidieť, že ľad sa zdvihol v tuberkule. Voda nezamŕza rovnomerne. Najprv sa na stenách pohára objaví ľad, ktorý postupne vyplní celú nádobu. Vo vode sa molekuly pohybujú náhodne, takže nadobúda tvar nádoby, do ktorej sa naleje. Ľad má na druhej strane jasnú kryštalickú štruktúru, pričom vzdialenosti medzi molekulami ľadu sú väčšie ako medzi molekulami vody, takže ľad zaberá viac miesta ako voda, čiže sa rozpína.

Zamŕza slaná voda?

Čím je voda slanejšia, tým je bod mrazu nižší. Na pokus sme si zobrali dva poháre – do jedného sladkú vodu (označenú písmenom B), do druhej veľmi slanú vodu (označenú písmenami B + C).

Po celonočnom státí v mrazničke slaná voda nezamrzla, ale v pohári sa vytvorili kryštáliky ľadu. Sladká voda sa zmenila na ľad. Kým som ja manipuloval s pohármi a soľnými roztokmi, Vladik vytvoril svoj vlastný neplánovaný experiment.

Do hrnčeka nalial vodu, rastlinný olej a nenápadne ho vložil do mrazničky. Na druhý deň som našiel plávať hrnček ľadu a zakaleného oleja. Dospeli sme k záveru, že rôzne kvapaliny majú rôzne teploty tuhnutia.

Slaná voda v mrazničke nezamrzla, ale čo sa stane, ak ľad posypete soľou? Skontrolujme to.

Skúsenosti s ľadom a soľou

Vezmite dve kocky ľadu. Jeden z nich posypte soľou a druhý nechajte na porovnanie. Soľ koroduje ľad a vytvára drážky a priechody v kocke ľadu. Podľa očakávania sa kocka ľadu posypaná soľou roztopila oveľa rýchlejšie. Domovníci preto v zime posypú cestičky soľou. Ak posypete ľad soľou, môžete nielen sledovať topenie, ale aj trochu kresliť!

Zmrazili sme veľký cencúľ a posypali soľou, vzali kefy a akvarelové farby a začal vytvárať krásu.Najstarší syn nanášal farbu na ľad štetcom a mladší rukami.

Naša skúsená kreativita spája celú rodinu, a tak sa do objektívu fotoaparátu dostalo Makarushkinovo pero!

Makar a Vlad sú veľmi každý má rád mrazenie . Niekedy sú v mrazničke úplne neočakávané položky.

Od detstva som sníval o tom, že urobím túto skúsenosť, ale moja matka nemala kožuch a mnohí Nepotreboval som kožuch a žiadne náhrady! Môj milovaný mi kúpil kožuch a teraz vám predstavujem tento úžasný zážitok. Na začiatku som netušila, ako sa môžete rozhodnúť zabaliť zmrzlinu do kožucha, aj keď chcete naozaj experimentovať. A ak sa experiment nepodarí, ako to neskôr umyť. Ach, to nebolo! ..

Zmrzlinu som dala do vrecúšok :) Zabalila som ju do kožucha a čakala. Wow, všetko je skvelé! Kožuch je neporušený a zmrzlina sa roztopila oveľa menej ako kontrolná vzorka, ktorá stála neďaleko bez kožucha.

Aké skvelé je byť dospelým, mať kožuch a robiť všelijaké detské experimenty!

Deti milujú maľovanie a zdobenie. A farebný ľad prináša veľa pozitívnych emócií a umožňuje vám rozvíjať kreativitu u detí. Experimenty sú nielen jasné, informatívne, ale aj užitočné. Teraz vám dávam recepty na ešte jasnejšie experimenty pre deti. Stiahnite si užitočnú zbierku experimentov pre vaše domáce laboratórium - "Pokusy s vodou". Napíšte do komentárov svoju spätnú väzbu o experimentoch a želaniach: aké skúsenosti by ste chceli vidieť na stránkach našej stránky. Veda je zábava.

Vaša Galina Kuzminová

Ak si všimnete, voda v mori zamrzne pri teplotách hlboko pod nulou. Prečo sa to deje? Všetko závisí od koncentrácie soli v ňom. Čím je vyššia, tým nižší je bod mrazu. V priemere zvýšenie slanosti vody o dve ppm zníži jej bod tuhnutia o jednu desatinu stupňa. Posúďte teda sami, aká by mala byť teplota okolia, aby sa na hladine mora vytvorila tenká vrstva ľadu so slanosťou 35 ppm. Malo by byť aspoň dva stupne pod nulou.

Rovnaké Azovské more so slanosťou 12 ppm zamrzne pri teplote mínus 0,6 stupňa. Súčasne susediaci Sivash zostáva nezmrazený. Ide o to, že slanosť jeho vody je 100 ppm, čo znamená, že na tvorbu ľadu je tu potrebných aspoň šesť stupňov mrazu. Aby bola hladina Bieleho mora, kde hladina slanosti vody dosahuje 25 ppm, pokrytá ľadom, musí teplota klesnúť na mínus 1,4 stupňa.

Najprekvapivejšie je, že v morskej vode vychladenej na mínus jeden stupeň sa sneh neroztopí. Len v ňom ďalej pláva, kým sa nezmení na kus ľadu. Ale keď sa dostal do chladenej sladkej vody, okamžite sa skryl.

Proces zmrazovania morskej vody má svoje vlastné charakteristiky. Spočiatku sa začnú tvoriť primárne ľadové kryštály, ktoré sú neuveriteľne podobné tenkým priehľadným ihličkám. Nie je v nich žiadna soľ. Vytlačí sa z kryštálov a zostane vo vode. Ak také ihly nazbierame a roztopíme v nejakej miske, dostaneme čerstvú vodu.

Kaša z ľadových ihiel, navonok podobná obrovskej mastnej škvrne, pláva na hladine mora. Odtiaľ pochádza jeho pôvodný názov – salo. S ďalším poklesom teploty tuk zamrzne a vytvorí hladkú a priehľadnú ľadovú kôru, ktorá sa nazýva nilas. Na rozdiel od bravčovej masti nilas obsahuje soľ. Objavuje sa v ňom v procese zmrazovania tuku a zachytávania kvapiek morskej vody ihlami. Je to dosť chaotický proces. Preto je soľ v morskom ľade spravidla rozdelená nerovnomerne vo forme jednotlivých inklúzií.

Vedci zistili, že množstvo soli v morskom ľade závisí od teploty okolitého vzduchu, ktorá prebiehala v čase jeho vzniku. Pri miernom mraze je rýchlosť tvorby nilas nízka, ihly zachytávajú málo morskej vody, a preto je slanosť ľadu nízka. V chladnom počasí je situácia presne opačná.

Keď sa morský ľad roztopí, prvá vec, ktorá z neho vyjde, je soľ. V dôsledku toho sa postupne stáva nevýrazným.

Mladých prírodovedcov vždy prenasledujú zdanlivo jednoduché otázky. Pri akej teplote zvyčajne zamrzne morská voda? Každý vie, že nula stupňov nestačí na to, aby sa z morskej hladiny stalo dobré klzisko. Ale pri akej teplote sa to deje?

Z čoho sa skladá morská voda?

Ako sa obsah morí líši od sladkej vody? Rozdiel nie je taký veľký, ale stále:

• Oveľa viac soli.
• Prevládajú horčíkové a sodné soli.
• Hustota sa mierne líši, v rámci niekoľkých percent.
• V hĺbke sa môže tvoriť sírovodík.

Hlavnou zložkou morskej vody, nech to znie akokoľvek predvídateľne, je voda. Ale na rozdiel od vody riek a jazier, to obsahuje veľké množstvo chloridov sodných a horečnatých.

Slanosť sa odhaduje na 3,5 ppm, ale aby bolo jasnejšie - na 3,5 tisícin percenta z celkového zloženia.

A aj táto, nie práve najpôsobivejšia postava, dodáva vode nielen špecifickú chuť, ale robí ju aj nepiteľnou. Neexistujú žiadne absolútne kontraindikácie, morská voda nie je jed ani toxická látka a z pár dúškov sa nestane nič zlé. O dôsledkoch bude možné hovoriť, ak je človek aspoň počas dňa. Zloženie morskej vody tiež zahŕňa:

1. Fluór.
2. bróm.
3. Vápnik.
4. Draslík.
5. Chlór.
6. sírany.
7. Zlato.

Je pravda, že v percentuálnom vyjadrení sú všetky tieto prvky oveľa menej ako soli.

Prečo nemôžete piť morskú vodu?

Tejto témy sme sa už v krátkosti dotkli, pozrime sa na ňu trochu podrobnejšie. Spolu s morskou vodou sa do tela dostávajú dva ióny – horčík a sodík.

Nedá sa povedať, že človek nepotrebuje všetky tieto látky, ale vždy sa potrebuje zmestiť do určitých hraníc. Po vypití niekoľkých litrov takejto vody prekročíte ich hranice.

Naliehavá potreba využívania morskej vody však dnes môže vzniknúť len medzi obeťami stroskotaní.

Čo určuje slanosť morskej vody?

Vidieť trochu vyššie číslo 3,5 ppm , možno si myslíte, že toto je konštanta pre akúkoľvek morskú vodu na našej planéte. Ale všetko nie je také jednoduché, slanosť závisí od regiónu. Náhodou sa stalo, že čím severnejšie sa región nachádza, tým je táto hodnota väčšia.

Naopak, juh sa môže pochváliť nie až tak slanými morami a oceánmi. Samozrejme, všetky pravidlá majú svoje výnimky. Hladiny soli v moriach sú zvyčajne o niečo nižšie ako v oceánoch.

Aké je geografické rozdelenie vo všeobecnosti? Nie je známe, výskumníci to berú ako samozrejmosť, je tam všetko. Odpoveď možno treba hľadať v skorších obdobiach vývoja našej planéty. Nie v čase, keď sa rodil život – oveľa skôr.

Už vieme, že slanosť vody závisí od prítomnosti:

1. chlorid horečnatý.
2. chlorid sodný.
3. iné soli.

Možno, že v niektorých častiach zemskej kôry boli ložiská týchto látok o niečo väčšie ako v susedných regiónoch. Na druhej strane morské prúdy nikto nezrušil, skôr či neskôr sa musela všeobecná hladina vyrovnať.

Takže s najväčšou pravdepodobnosťou je malý rozdiel spojený s klimatickými vlastnosťami našej planéty. Nie najnepodložený názor, ak si spomeniete na mrazy a zvážite, čo presne voda s vysokým obsahom soli zamŕza pomalšie.

Odsoľovanie morskej vody.

O odsoľovaní už každý aspoň trochu počul, niektorí si teraz pamätajú aj film „Vodný svet“. Aké reálne je dať jeden takýto prenosný destilátor do každého domu a navždy zabudnúť na problém pitnej vody pre ľudstvo? Stále fikcia, nie realita.

Všetko je to o vynaloženej energii, pretože na efektívnu prevádzku sú potrebné obrovské kapacity, nie menej ako jadrový reaktor. Na tomto princípe funguje odsoľovacie zariadenie v Kazachstane. Nápad predložili aj na Kryme, ale výkon sevastopolského reaktora na takéto objemy nestačil.

Pred polstoročím, pred početnými jadrovými katastrofami, sa dalo ešte stále predpokladať, že do každého domu vnikne mierový atóm. Dokonca tam bol aj slogan. Už teraz je však jasné, že jadrové mikroreaktory sa nepoužívajú:

• V domácich spotrebičoch.
• V priemyselných podnikoch.
• Pri konštrukcii automobilov a lietadiel.
• A áno, v rámci mesta.

Neočakávané v budúcom storočí. Veda možno urobí ďalší skok a prekvapí nás, no zatiaľ sú to len fantázie a nádeje neopatrných romantikov.

Pri akej teplote môže morská voda zamrznúť?

Ale hlavná otázka ešte nebola zodpovedaná. Už sme sa dozvedeli, že soľ spomaľuje zamŕzanie vody, more pokryje ľadová kôra nie pri nule, ale pri mínusových teplotách. Ale ako ďaleko by mali teplomery ísť do mínusu, aby obyvatelia pobrežných oblastí nepočuli obvyklý zvuk príboja, keď opúšťajú svoje domovy?

Na určenie tejto hodnoty existuje špeciálny vzorec, zložitý a zrozumiteľný len pre špecialistov. Závisí to od hlavného ukazovateľa - úroveň salinity. Ale keďže máme priemernú hodnotu tohto ukazovateľa, vieme nájsť aj priemerný bod mrazu? Jasné.

Ak nepotrebujete počítať všetko do stotiny pre konkrétny región, pamätajte na teplotu -1,91 stupňov.

Môže sa zdať, že rozdiel nie je až taký veľký, iba dva stupne. No pri sezónnych výkyvoch teplôt to môže zohrať obrovskú rolu tam, kde teplomer klesne aspoň na 0. Bolo by chladnejšie len o 2 stupne, obyvatelia tej istej Afriky či Južnej Ameriky by pri pobreží videli ľad, no žiaľ. Nemyslíme si však, že ich takáto prehra veľmi mrzí.

Pár slov o oceánoch.

A čo oceány, zásoby sladkej vody, úroveň znečistenia? Skúsme zistiť:

1. Oceány stále stoja, nič sa im nestalo. V posledných desaťročiach hladina vody stúpa. Možno je to cyklický jav, alebo sa ľadovce skutočne topia.
2. Sladkej vody je tiež viac než dosť, na paniku je priskoro. Ak dôjde k ďalšiemu globálnemu konfliktu, tentoraz s použitím jadrových zbraní, môžeme a budeme sa, podobne ako v Mad Max, modliť za záchranu vlahy.
3. Posledný bod majú pamiatkari veľmi radi. A sponzorstvo nie je také ťažké dosiahnuť, konkurenti vždy zaplatia za čierne PR, najmä ak ide o ropné spoločnosti. Ale sú to oni, ktorí spôsobujú hlavné škody vo vodách morí a oceánov. Nie vždy je možné kontrolovať produkciu ropy a núdzové situácie a následky sú zakaždým katastrofálne.

Oceány však majú oproti ľudstvu jednu výhodu. Neustále sa aktualizuje a jeho skutočné samočistiace schopnosti je veľmi ťažké posúdiť. S najväčšou pravdepodobnosťou bude schopný prežiť ľudskú civilizáciu a vidieť jej úpadok v úplne prijateľnom stave. Nuž, potom bude mať voda miliardy rokov na to, aby sa očistila od všetkých „darov“.

Je dokonca ťažké si predstaviť, kto potrebuje vedieť, pri akej teplote morská voda zamŕza. Všeobecný edukačný fakt, ale komu je naozaj užitočný v praxi, je otázka.

Video experiment: mrazenie morskej vody

Pri akej teplote voda zamrzne? Zdalo by sa - najjednoduchšia otázka, na ktorú môže odpovedať aj dieťa: bod mrazu vody pri normálnom atmosférickom tlaku 760 mmHg je nula stupňov Celzia.

Voda (napriek jej extrémne širokému rozšíreniu na našej planéte) je však najzáhadnejšia a nie úplne pochopená látka, takže odpoveď na túto otázku si vyžaduje podrobnú a odôvodnenú diskusiu.

• V Rusku a Európe sa teplota meria na stupnici Celzia, ktorej najvyššia hodnota je 100 stupňov.
• Americký vedec Fahrenheit vyvinul vlastnú stupnicu so 180 dielikmi.
• Existuje ďalšia jednotka merania teploty - kelvin, pomenovaná po anglickom fyzikovi Thomsonovi, ktorý dostal titul Lord Kelvin.

Stavy a druhy vôd

Voda na planéte Zem môže mať tri hlavné stavy agregácie: kvapalné, pevné a plynné, ktoré sa môžu transformovať do rôznych foriem, ktoré súčasne koexistujú navzájom (ľadovce v morskej vode, vodná para a ľadové kryštály v oblakoch na oblohe, ľadovce a voľné - tečúce rieky).

V závislosti od charakteristík pôvodu, účelu a zloženia môže byť voda:

• čerstvé;
• minerálne;
• námorné;
• pitie (sem zaraďujeme vodu z vodovodu);
• dážď;
• rozmrazené;
• brakický;
• štruktúrovaný;
• destilovaný;
• deionizované.

Prítomnosť izotopov vodíka robí vodu:

1. svetlo;
2. ťažké (deutérium);
3. superťažký (trícium).

Všetci vieme, že voda môže byť mäkká a tvrdá: tento ukazovateľ je určený obsahom katiónov horčíka a vápnika.

Každý z typov a agregovaných stavov vody, ktoré sme uviedli, má svoj vlastný bod tuhnutia a topenia.

Bod tuhnutia vody

Prečo voda zamŕza? Bežná voda vždy obsahuje nejaké množstvo suspendovaných častíc minerálneho alebo organického pôvodu. Môžu to byť najmenšie častice hliny, piesku alebo domáceho prachu.

Keď teplota okolia klesne na určité hodnoty, tieto častice prevezmú úlohu centier, okolo ktorých sa začnú vytvárať ľadové kryštály.

Kryštalizačnými zárodkami sa môžu stať aj vzduchové bubliny, ale aj praskliny a poškodenia na stenách nádoby, v ktorej sa nachádza voda. Rýchlosť kryštalizácie vody je do značnej miery určená počtom týchto centier: čím viac ich je, tým rýchlejšie kvapalina zamrzne.

Za normálnych podmienok (pri normálnom atmosférickom tlaku) je teplota fázového prechodu vody z kvapalného do tuhého skupenstva 0 stupňov Celzia. Práve pri tejto teplote voda na ulici zamrzne.

Prečo horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená?

Horúca voda zamrzne rýchlejšie ako studená – tento jav si všimol Erasto Mpemba, školák z Tanganiky. Jeho experimenty s hmotou na výrobu zmrzliny ukázali, že rýchlosť tuhnutia zahriatej hmoty je oveľa vyššia ako u studenej.

Jedným z dôvodov tohto zaujímavého javu, nazývaného „Mpembov paradox“, je vyšší prenos tepla horúcej kvapaliny, ako aj prítomnosť väčšieho počtu kryštalizačných jadier v nej v porovnaní so studenou vodou.

Súvisí bod mrazu vody a nadmorská výška?

So zmenou tlaku, často spojenou s pobytom v rôznych výškach, sa bod mrazu vody začína radikálne líšiť od štandardu, charakteristického pre bežné podmienky.
Kryštalizácia vody vo výške nastáva pri nasledujúcich teplotných hodnotách:

• paradoxne vo výške 1000 m voda zamŕza pri 2 stupňoch Celzia;
• vo výške 2000 metrov sa tak deje už pri 4 stupňoch Celzia.

Najvyššia teplota mrazu vody v horách je pozorovaná v nadmorskej výške nad 5 000 tisíc metrov (napríklad v pohorí Fann alebo Pamír).

Ako tlak ovplyvňuje proces kryštalizácie vody?

Skúsme prepojiť dynamiku zmien bodu tuhnutia vody so zmenami tlaku.

• Pri tlaku 2 atm voda zamrzne pri teplote -2 stupne.
• Pri tlaku 3 atm začne teplota -4 stupne Celzia zmrazovať vodu.

So zvýšeným tlakom klesá teplota začiatku procesu kryštalizácie vody a zvyšuje sa bod varu. Pri nízkom tlaku sa získa diametrálne opačný obraz.

Preto je v podmienkach vysokých hôr a riedkej atmosféry veľmi ťažké uvariť aj vajcia, pretože voda v hrnci vrie už pri 80 stupňoch. Je jasné, že pri tejto teplote je jednoducho nemožné variť jedlo.

Pri vysokom tlaku dochádza k procesu topenia ľadu pod čepeľami korčúľ už pri veľmi nízkych teplotách, no práve vďaka nemu korčule kĺžu po ľadovej ploche.

Podobne je vysvetlené zamŕzanie šmykov ťažko zaťažených saní v príbehoch Jacka Londona. Ťažké sane, ktoré vyvíjajú tlak na sneh, spôsobujú jeho topenie. Vzniknutá voda uľahčuje ich kĺzanie. Akonáhle sa však sane zastavia a zdržia sa dlhší čas na jednom mieste, vytlačená voda, zamrznúca, primrzne šmyky k vozovke.

Teplota kryštalizácie vodných roztokov

Voda, ktorá je vynikajúcim rozpúšťadlom, ľahko reaguje s rôznymi organickými a anorganickými látkami a vytvára množstvo niekedy neočakávaných chemických zlúčenín. Samozrejme, každý z nich zamrzne pri inej teplote. Dajme si to do vizuálneho zoznamu.

• Bod tuhnutia zmesi alkoholu a vody závisí od percenta oboch zložiek v nej. Čím viac vody sa pridá do roztoku, tým bližšie k nule je jeho bod tuhnutia. Ak je v roztoku viac alkoholu, proces kryštalizácie začne pri hodnotách blízkych -114 stupňom.

  Je dôležité vedieť, že vodno-alkoholové roztoky nemajú pevný bod tuhnutia. Zvyčajne sa hovorí o teplote začiatku procesu kryštalizácie a teplote konečného prechodu do tuhého stavu.

  Medzi začiatkom tvorby prvých kryštálov a úplným stuhnutím alkoholového roztoku leží teplotný interval 7 stupňov. Takže bod tuhnutia vody s alkoholom s koncentráciou 40% v počiatočnom štádiu je -22,5 stupňov a konečný prechod roztoku do tuhej fázy nastane pri -29,5 stupňov.

Bod tuhnutia vody so soľou úzko súvisí so stupňom jej slanosti: čím viac soli v roztoku, tým nižšia poloha ortuťového stĺpca zamrzne.

Na meranie slanosti vody sa používa špeciálna jednotka - "ppm". Takže sme zistili, že bod tuhnutia vody klesá so zvyšujúcou sa koncentráciou soli. Vysvetlime si to na príklade:

Úroveň slanosti oceánskej vody je 35 ppm, pričom priemerná hodnota jej zamrznutia je 1,9 stupňa. Stupeň slanosti vôd Čierneho mora je 18-20 ppm, takže zamŕzajú pri vyššej teplote v rozmedzí od -0,9 do -1,1 stupňa Celzia.

• Bod tuhnutia vody s cukrom (pre roztok, ktorého molalita je 0,8) je -1,6 stupňa.
• Bod tuhnutia vody s nečistotami do značnej miery závisí od ich množstva a charakteru nečistôt, ktoré tvoria vodný roztok.
• Bod tuhnutia vody s glycerínom závisí od koncentrácie roztoku. Roztok obsahujúci 80 ml glycerínu zamrzne pri -20 stupňoch, keď sa obsah glycerolu zníži na 60 ml, proces kryštalizácie začne pri -34 stupňoch a začiatok mrazenia 20% roztoku bude mínus päť stupňov. Ako vidíte, v tomto prípade neexistuje lineárny vzťah. Na zmrazenie 10% roztoku glycerínu vám postačí teplota -2 stupne.
• Bod tuhnutia vody so sódou (čo znamená lúh alebo lúh sodný) predstavuje ešte záhadnejší obraz: 44% roztok lúhu zamrzne pri +7 stupňoch Celzia a 80% pri +130.

Zmrazovanie sladkej vody

Proces tvorby ľadu v sladkovodných nádržiach prebieha v mierne odlišnom teplotnom režime.

• Bod mrazu vody v jazere, rovnako ako bod mrazu vody v rieke, je nula stupňov Celzia. Zamŕzanie najčistejších riek a potokov nezačína od hladiny, ale od dna, na ktorom sú kryštalizačné zárodky v podobe čiastočiek spodného kalu. Najprv sú háčiky a vodné rastliny pokryté kôrou ľadu. Len čo spodný ľad vystúpi na povrch, rieka okamžite zamrzne.
• Zamrznutá voda na jazere Bajkal sa niekedy môže ochladiť na mínusové teploty. To sa deje iba v plytkej vode; teplota vody v tomto prípade môže byť tisíciny a niekedy aj stotiny stupňa pod nulou.
• Teplota bajkalskej vody pod samotnou kôrou ľadovej pokrývky spravidla nepresahuje +0,2 stupňa. V spodných vrstvách postupne stúpa na +3,2 na dne najhlbšej panvy.

Bod tuhnutia destilovanej vody

Zamŕza destilovaná voda? Pripomeňme, že na zamrznutie vody je potrebné, aby v nej boli nejaké kryštalizačné centrá, ktorými môžu byť vzduchové bubliny, suspendované častice, ale aj poškodenie stien nádoby, v ktorej sa nachádza.

Destilovaná voda, úplne zbavená akýchkoľvek nečistôt, nemá kryštalizačné jadrá, a preto jej mrazenie začína už pri veľmi nízkych teplotách. Počiatočný bod tuhnutia destilovanej vody je -42 stupňov. Vedcom sa podarilo dosiahnuť podchladenie destilovanej vody na -70 stupňov.

Voda, ktorá bola vystavená veľmi nízkym teplotám, ale nekryštalizovala, sa nazýva „podchladená“. Fľašu s destilovanou vodou môžete vložiť do mrazničky, nechať ju prechladiť a potom predviesť veľmi účinný trik – pozri video:

Jemným poklepaním na fľašu vybratú z chladničky alebo vhodením malého kúska ľadu do nej môžete ukázať, ako sa okamžite zmení na ľad, ktorý vyzerá ako podlhovasté kryštály.

Destilovaná voda: zamrzne táto čistená látka alebo nie pod tlakom? Takýto proces je možný len v špeciálne vytvorených laboratórnych podmienkach.

Bod tuhnutia slanej vody