Сначала я хотел придумать такой способ замораживание (охлаждение) воды, чтобы при этом вода, превращаясь в лед, не разрывал стеклянные и металлические емкости. Когда я нашел такой способ, то заметил, что в процессе такого замораживания вода всегда сначала проходит стадию переохлаждения,
потом запускается моментальное замораживание по всему объему и после этого начинается окончательное замораживание с откладыванием ледяных кристаллов преимущественно со дна.
Мнение некоторых людей о переохлаждение воды. http://chemistry-chemists.c...
Я категорически не согласен с тем, что для получение (наблюдение) эффекта переохлаждения вода обязательно должна быть очень чистой, без центров кристаллизации и ядер, как утверждают все источники. Я всегда пользовался неочищенной водой. Более того иногда дополнительно загрязнял (добавлял бензин, землю, марганцовку, чай, набирал из сливного бачка воду с ржавчиной) и всегда наблюдал эффект переохлаждения. Главным условием для получения переохлажденной воды является более равномерное охлаждение верхних и нижних слоев воды. А этого можно добиться, создав вокруг емкости с водой воздушную изоляцию. Например, стеклянную емкость с водой поместить в металлическую коробку (у обеих крышки закрыты). Стеклянную или пластиковую емкость с водой поместить во внутрь другой стеклянной емкости и поставить на поверхность метала или бетона. Стеклянную или пластиковую емкость с водой поставить на поверхность метала или бетона, и накрыть стеклянной или пластмассовой коробкой верх дном. Во всех этих случаев происходит одно. В верхней части скорость охлаждения замедляется, а в нижней части благодаря хорошей теплопроводности метала или бетона скорость охлаждения ускоряется.
(два часа вода должна выстояться в холодильнике при +4 градуса Александр Титов http://my.mail.ru/community... )
Вода почти при любых условиях и так легко охлаждается равномерно до +4 градуса. Сложности возникают с равномерным охлаждением, когда вода охлаждается дальше. Если не уточняется, как дальше охлаждать воду «медленно», то не два часа, а хот целый месяц вода пуст, выстоится при +4 градуса. Эту воду можно вынести на улицу «для медленного охлаждения» например при -5 градусов (а не -25 градусов) и поставить на плохо проводящую поверхность (дерево, картон, пластмасс). Через некоторое время появится поверхностный лед (а если емкость с водой без крышки, то еще быстрее). И никакого эффекта переохлаждения не будет.
(надо довести температуры воды ближе к нулевой отметке в холодильнике на полке . http://www.kakprosto.ru/kak... )
Когда вода долго стоит при температуре ближе к нулю, то до +4 градуса происходит сверху конвекция. Ниже +4 градуса свой вклад вносят сверху и через стенки молекулярная теплопроводность, а снизу, если поверхность, плохо проводящая слабая конвекция. Таким образом, мы имеем равномерно охлажденную воду. Авторы этих слов в ходе экспериментов выяснили, что, имея равномерно охлажденную воду к отметке ближе к нулю легко можно получить переохлажденную воду. Так как они не знали, как охлаждать воду до нуля градуса равномерно при низкой температуре (на морозе), то им приходилось предварительно провести подготовительную работу в холодильнике на полке. При охлаждении с воздушной изоляцией на морозе эти условия (равномерное охлаждение) по ходу эксперимента автоматически выполняются.
Кстати, чтобы экономить во времени (значительно уменьшить продолжительность эксперимента), я иногда поступал следующим образом. На балконе держал две- три пятилитровые емкости с замерзшей водой. По утрам их заносил в комнату. По мере плавления льда набирал (по немного из каждой) нужное количество и проводил эксперименты. Обычно пока лед в емкости не расплавится до конца, температура воды не превышает плюс три или четыре градуса. При плавление льда, емкость время от времени можно переворачивать (ставить верх дном) и получить очень близкую к нулевой отметке равномерно охлажденную воду.
А так в основном эксперименты проводил так. Брал не очищенную воду с комнатной температурой или набирал из- под крана(+13 градуса), создавал вокруг емкости воздушную изоляцию и сразу ставил или в морозильную камеру или выносил на мороз. При этом не имело значение, сколько градусов на улице (например -10,- 15 или -25).
По моим наблюдениям вода может переохлаждаться примерно до – 4 градуса. При обычных условиях, возможно, это предел. Если моментальная заморозка запускается на ранней стадии переохлаждения, например при – 2 градуса, то образуются ледяные пластинки относительно небольшого количество. Они расположены по всему объему произвольно. По-видимому, их неподвижно (ледяные пластинки не всплывают) фиксирует не видимый ледяной каркас. А если моментальная заморозка запускается на поздней стадии, например при – 4 градуса, то образуется ледяная каша (очень большое количество ледяных пластинок плотно сложенных друг к другу). В стеклянных емкостях моментальная заморозка может запускаться как на ранней стадии (ледяные пластинки) так и на поздней стадии (ледяная каша). В пластиковых емкостях моментальная заморозка в основном происходит на поздней стадии (ледяная каша).
Иногда люди случайно сталкиваются с переохлажденной водой (на их глазах происходит моментальное превращение воды в лед) и они не могут понять по какой причине вода переохладилась. http://chemistry-chemists.c... Как-то, я заметил, что на балконе стоит пол банки воды (емкость 0,5л) на поверхности бетона. Термометр на балконе показывал –3 градуса. Я стал следить за водой. День проходит, поверхностного льда нет. Второй день проходит, опять поверхностного льда нет. Я тогда очень удивился, но ничего не понял. При благоприятных условиях, когда вода охлаждается равномерно без вмешательства людей, то вода может переохлаждаться естественным путем. Это происходит примерно так. Например, на балконе на поверхности бетона стоит пол банки воды с закрытой крышкой (как было у меня). В конце осени температура окружающего воздуха снижается постепенно. Вода в банке до+4 градуса благодаря конвекцию сверху равномерно охлаждается. При дальнейшем медленном понижении температуры окружающего воздуха сверху конвекция (при+4 градуса) прекращается и запускается конвекция снизу благодаря относительно хорошей теплопроводности бетона. То есть перемешивание и равномерное охлаждение продолжается. Так как понижение температуры окружающего воздуха происходит очень медленно ( дни, ночи), то равномерное охлаждение воды в банке поспевает за понижением температуры окружающего воздуха. В результате вода в жидком состоянии проскакивает отметку ноль и продолжает равномерно, но уже переохлаждаться дальше.
В морозильной камере в верхних отсеках, где вмонтированы два испарителя (в верхней и нижней части) условия более менее благоприятны для получения переохлажденной воды. Некоторые небольшие стеклянные емкости (из- под медицинского спирта, из-под марганцовку или зеленки) с водой можно поместить туда и всегда получить переохлажденную воду.
Было бы очень интересно наблюдать за охлаждением воды в специально сконструированной морозильной камере, где испаритель находится только в нижней части. Внутри такой морозильной камеры тепло из тела воды отводилось бы практически только через дно стеклянной емкости. Вода, охлаждаясь, подошло бы к отметке ноль градуса в максимально равномерно охлажденном виде и так же продолжало бы переохлаждаться.
В ходе экспериментов я столкнулся с некоторыми явлениями, которые не согласуются с логикой.
1. Обычно когда запускается моментальная заморозка( например при -2, -3 или -4градуса) каждый раз показание термометра через небольшой промежуток времени должен показывать ноль градусов. То есть часть переохлажденной воды превращается в лед, остальная часть нагревается до нуля градусов. Однажды когда примерно при -2 градуса запустилось моментальная заморозка после этого я заметил, что термометр показывает +2 градуса.
2. С увеличением емкости размеры получаемых ледяных пластинок (моментальная заморозка на ранней стадии переохлаждении) тоже увеличиваются. http://video.mail.ru/mail/m... Хотел получить ледяных пластинок значительно больших размеров. Для этой цели достал два аквариума (один немного больше другого). Набрал в аквариум (который по меньше) воды, положил на дно водяной термометр и поставил на балконе на поверхность метала. Закрыл сверху плотно картонкой и накрыл вторым аквариумом верх дном. Время от времени следил за термометром. Потом мне позвонили по работе, надо было скоро уходить. Решил остановить эксперимент. Убрал верхний аквариум, снял крышку. Сверху еще раз внимательно посмотрел на показание термометра (+2градуса). Вдруг на моих глазах с верхней части воды начали проявляться как будто вершины гор. Это были длинные ледяные пластинки, местами пересекающие между собой. Ледяные пластинки начали проявляться с верху и продолжали проявляться до дна. Плотность ледяных пластинок соответствовали, когда при -3 или -3.5градуса запускается моментальная заморозка. По логике вещей термометр должен был показывать -3 или -3.5 градуса.
3. Вода в банке (внутри термометр) как обычно сначала медленно охлаждалась. Потом ниже нуля так же медленно (врем от времени следил за термометром) продолжала переохлаждаться. На отметке примерно -3 градуса я заметил, что дальше вода не переохлаждается. На улице -6 градусов. Как будто теплопередача полностью прекратилось (от большего к меньшему). Только примерно через 8 часов запустилась моментальная заморозка.
4. Две одинаковые банки 0,5 литров. Количество воды в них примерно одинаково 4/5. Внутри одной банки к крышке прикрепил термометр. Одновременно начал их охлаждать. Когда термометр показывал примерно -2 градуса я сделал вывод, что вода в другой банке имеет примерно такую же температуру и решил принудительно запустить моментальную заморозку. Убрал воздушную изоляцию. Обхватил банку (без термометра) правой рукой и протер сверху вниз. Ничего не произошло. Тогда я обхватил левой рукой за верхнюю часть банки и правой ладонью ударил об дно. После этого держал банку на уровне глаз и стал следить за водой. Вдруг чуть выше средней части, ближе к левой стенке банки я заметил сгусток (как будто он появился ниоткуда) с величиной гороха напоминающую мужскую сперму. Возможно, он появился раньше и в значительно меньших размеров. Этот сгусток (круглая как сфера) увеличивался, от него оторвался ледяная пластинка отбросилась верх примерно на 3 см (примерно под углом 60 градусов) и по ходу расправлялась. Принимая во внимание сопротивление воды можно представить какая было величина силы упругости. Если бы как в кино ленту крутить обратно, то получилось бы такая картина. Прямая плоскость (ледяная пластинка) постепенно приближаясь к сфере принимает форму произвольной части сферы и сажается (натягивается) на сферу. При увеличение сгустка отрывались и другие пластинки. Но так как все это произошло молниеносно, и мое внимание было приковано к первой пластике, скорее я про другие ледяные пластинки (как они отрываются и отскакивают) чувствовал, чем видел. Возникают одни вопросы. Например, каким образом этот сгусток получал подпитку при увеличении? Например, если лук растет, то одновременно увеличивается и толщина слоев. А толщина ледяных пластинок заметно не меняется. Как при таком молниеносном превращение осуществлялось теплопередача, от места возникновении сгустка на отдаленные части банки? Обычно при моментальном замораживании волна идет сверху вниз или снизу верх, и ледяные пластинки появляются более или менее равномерно по всему объему. При этом часть воды превращается в лед, выделяя при этом тепло из расчета 1 грамм 80 калории а остальная часть нагревается до 0 градуса.
Переохлажденная вода (ролики) (http://video.mail.ru/mail/m...)
Переохлажденная вода (фотографии) http://my.mail.ru/?from=ema...
Лед полученной с помощью воздушной изоляции (фотографии) http://my.mail.ru/?from=ema...