При какой температуре замерзает вода?
Температура замерзания воды зависит от давления. В так называемой тройной точке, когда в равновесии находятся все три фазы — лед, вода и водяной пар — температура равна плюс одна сотая градуса Цельсия, давление 611 Па. При атмосферном давлении 101325 Па (760 мм рт.ст.) температура замерзания воды равна 0,00 градуса Цельсия. При повышении давления температура замерзания воды может существенно снизиться. Например, под коньком конькобежца лед плавится даже в сильный мороз, что и позволяет коньку скользить по поверхности льда. Из северного цикла рассказов и повестей Джека Лондона мы знаем, что тяжело груженые нарты, если они долго стоят на месте, примерзают полозьями к дороге. Механизм этого явления такой — снег под полозьями плавится, нарты погружаются в снег, вытесняя наверх воду, вытесненная вода замерзает.
Концентрированные растворы любых веществ воде замерзают также при довольно низкой температуре (минус 20 — 30 градусов Цельсия и ниже), но это отдельный разговор. Вопрос был о воде, а не о водных растворах. Незначительные концентрации солей, как в питьевой воде, мало сказываются на температуре замерзания — понижают её на доли градуса. Морская вода замерзнет при минус 1 — 2 градуса.
Какая температура замерзания воды под давлением и для чего это необходимо знать?
Однажды довелось наблюдать успешный опыт эксплуатации технического водопровода, проложенного по воздуху от скважины до административного здания. В условиях сибирской зимы при температуре воздуха временами до -37 ˚С поставленный на постоянный…
…минимальный проток водопровод ни разу не перемерз, успешно обеспечивая водой санузлы. Несмотря на некоторую странность темы статьи, попробуем разобраться.
Для ответа на вопрос «Когда замерзает водопровод?» нет необходимости составлять очередной алгоритм и писать программу. В предыдущих публикациях на этом сайте в категории «Теплотехника» есть для этого все необходимые расчеты!
Замерзает ли?
При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,101 МПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.
Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед – последняя как раз повышается.
В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.
Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.
Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.
Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.
Но при этом нет такого давления, при котором бы вода совсем не замерзала. Другое дело, что в лабораторных условиях можно создать такую ситуацию, при которой вода будет замерзать только при -20…-40°С.
Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния – переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.
Каким способом запрещено отогревать технологические трубопроводы – опасные методы
Когда мы хотим отогреть трубу ото льда самостоятельно, то следует знать каким способом запрещено отогревать технологические трубопроводы. Запрещённый способ отогрева труб – это использовать открытый огонь. Для обогрева льда надо применять только горячую воду, пал или песок под высокой температурой.
Огонь нельзя применять, так как возникает резкое изменение температуры. Труба может просто лопнуть. Металлические трубы ещё выдержат такой способ отогрева. Но полипропиленовые или металлопластиковые трубы разорвутся.
Это может привести к пожару и возгоранию вашего дома. Не говоря уже про сами трубы. Учитывайте все меры безопасности при отогреве трубопровода и тогда вы сможете убрать лёд из труб без происшествий.
Температура в зависимости от показателя
Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.
Как они взаимосвязаны?
При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении – t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.
Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:
| Температура, °С | Давление, мПа |
| 0 | 0,1 |
| -1 | 1 |
| -2 | 30 |
| -3 | 40 |
| -4 | 50 |
| -5 | 60 |
| -10 | 110 |
| -22 | 210 |
Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение УЗБЕК » 02 янв 2013, 19:41
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение WhiteEagle » 02 янв 2013, 19:47
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение Александр 64 » 02 янв 2013, 19:59
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение УЗБЕК » 02 янв 2013, 20:26
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение WhiteEagle » 02 янв 2013, 21:02
Ну как. если само не стекает, то просто продуть воздухом. Если длина небольшая, то и ртом продуешь. Я 15 метров продуваю у себя каждую осень. Главное не то чтобы в трубе вообще сухо было. Главное пробку воды продавить. Только сплошная водяная пробка опасна, она рвет трубы. А остатки воды, размазанные по внутренним стенкам ничего не разорвут.
Идеально не ПП проложить, а сшитый полиэтилен. Но для тебя это нереально, там нужно инструмент специальный. Покупать его резона нет, берется в аренду на день.
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение УЗБЕК » 02 янв 2013, 21:13
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение алтайский » 02 янв 2013, 21:19
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение Галахов » 02 янв 2013, 21:39
WhiteEagle писал(а): Идеально не ПП проложить, а сшитый полиэтилен. Но для тебя это нереально, там нужно инструмент специальный. Покупать его резона нет, берется в аренду на день.
Почему не экструдированный пенополистирол?
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение УЗБЕК » 02 янв 2013, 21:42
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение алтайский » 02 янв 2013, 21:52
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение УЗБЕК » 02 янв 2013, 22:05
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение ВСС-1 » 02 янв 2013, 22:12
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение Александр 64 » 02 янв 2013, 22:14
Re: Выдерживают ли полипропиленовые трубы промерзание?
Сообщение WhiteEagle » 02 янв 2013, 23:33
UZBEK писал(а): Я по простоте подумал, что там компрессор какой-нибудь хитрый нужен. А ртом я продую. И у меня тоже примерно 15 метров.
А вот один чел посоветовал вокруг трубы по всей длине намотать термокабель типа такого: https://www.teplo-com.ru/katalog/katalog . evi-dtiv-9 Как ты думаешь, это нормальный вариант?
Если 15м то продуешь.
Кабель — нормальный вариант. В идеале нужен обычный «самрег», который в водостоки кладется для антиобледенения. Но он денег стОит, да и расход электричества — примерно 30Вт/м. вот и считай. И учти что пусковый ток гораздо больше. В разы! Есть там у тебя по мощности то запас? И наматывать не надо. Надо проложить просто вдоль трубы, а трубу обмотать пенистой теплоизоляцией. Вариантов много. Но лучший конечно — зарыть. Один раз и навсегда! Все зависит от грунта и длины траншеи.
Кабель имеет смысл класть на коротких участках, там где труба из глубин входит в подвал/цоколь. У меня так и сделано. Но это всего 1.5м, а не 15. Вход трубы — в гильзе (сантехническая труба). Включаю кабель на всякий случай когда долго стоят морозы ниже -20.
WhiteEagle писал(а): Идеально не ПП проложить, а сшитый полиэтилен. Но для тебя это нереально, там нужно инструмент специальный. Покупать его резона нет, берется в аренду на день.
Почему не экструдированный пенополистирол?
Это и называется пеноплекс. Утеплитель. А трубы тут при чем? Из него трубы не делаются.
Как происходит процесс?
Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.
Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.
Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.
Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.
Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.
В природных условиях пресная вода всегда содержит примеси – пылинки, молекулы соли и т.д. Все они могут стать центрами кристаллизации, поэтому процесс будет протекать быстрее, чем при тех же условиях, но в очищенной воде в лабораторных условиях.
Летний водопровод, армированный полипропилен, порвет?
Здравствуйте. Подскажите пожалуйста. Рвет ли зимой армированные полипропиленовые трубы? Хочу новый летний водопровод по участку сделать, труба будет на 20.
Какая температура замерзания воды под давлением и для чего это необходимо знать?
Многие помнят из курса школьной физики о том, что температура замерзания воды составляет 0°.
На самом деле это определение нуждается в уточнении – при условии воздействия нормального атмосферного давления. Последнее в значительной степени можно считать условной величиной.
О том, какова температура замерзания воды, находящейся под давлением, расскажем в статье.
Замерзает ли?
При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,101 МПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.
Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед – последняя как раз повышается.
В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.
Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.
Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.
Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.
Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния – переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.
Температура в зависимости от показателя
Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.
Как они взаимосвязаны?
При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении – t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.
Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:
| Температура, °С | Давление, мПа |
| 0 | 0,1 |
| -1 | 1 |
| -2 | 30 |
| -3 | 40 |
| -4 | 50 |
| -5 | 60 |
| -10 | 110 |
| -22 | 210 |
Как происходит процесс?
Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.
Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.
Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.
Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.
Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.
Каково давление замерзающей жидкости?
Давление замерзающей воды обусловлено тем, что происходит ее расширение. Однако давление она оказывает и в жидком виде, просто при отрицательных температурах оно увеличивается примерно на 10%.
Как влияет тип воды?
Дистиллированная влага в принципе замерзает медленнее даже при нормальном атмосферном давлении. В отличие от других видов пресной воды, она не содержит сторонних примесей.
В ней отсутствуют ядра кристаллизации, и поэтому она замерзает только при очень низких температурах – эксперименты показали, что при -42°С.
Физики называют такую жидкость переохлажденной. Любопытно, что если постучать по сосуду с такой дистиллированной водой, она практически моментально превратится в лед.
В лабораторных условиях проводились эксперименты, при которых давление увеличивали до очень высоких значений, так что дистиллят замерзал только при -70°С.
Что касается остальных растворов, то здесь, помимо давления, важную роль играет еще и плотность – например, у соленой воды она намного выше.
Но при этом при отрицательных температурах частицы соли как бы выталкиваются. И если растопить многолетний морской лед, то окажется, что он состоит из пресной воды, даже пригодной для питья.
Применение знаний в быту человека
В основном сведения о температуре замерзания воды нужны тем, кто сталкивается с прокладкой водопровода.
Как правило, ее замерзание в таких случаях проходит не на подземном участке трубы, а над поверхностью почвы, и далее идет процесс кристаллизации уже в наземном участке.
Чтобы этого не происходило, поскольку замерзание и расширение воды выводит из строя всю систему и нарушает целостность труб, принимают активные и пассивные меры – от утепления трубы до специально обустроенной системы обогрева.
Но очень важно с самого начала правильно сделать расчеты, подбирая производительность оборудования и диаметр труб таким образом, чтобы создать такое давление, при котором вода не будет замерзать при климатических условиях, характерных для этого региона.
Заключение
Температура замерзания воды под давлением – вопрос более сложный, чем могло бы показаться на первый взгляд. Иногда даже в быту для ее расчета нужно применять громоздкие формулы или готовые таблицы соотношений.
При какой температуре замерзает вода, находящаяся под давлением 7,5 МПа
Температура замерзания воды понижается при увеличении давления примерно на 1 гр. С на каждые 130 атм. и достигает минимума (-22 гр. С) при давлении 2200 атм. При дальнейшем увеличении давления температура замерзания увеличивается и может стать выше 0 гр. (при очень большом давлении) . Только для этого потребуется необыкновенно чистая вода, лишенная каких бы то ни было примесей. Все дело в том, что как замерзание, так и кипение всегда начинаются вокруг мельчайших нерастворенных частичек, неизменно присутствующих в воде. В природе сверхчистая вода — редкость. Так что точную температуру по обычной воде сказать затруднительно.
При нормальном давлении вода замерзает при температуре в 0 °C . При снижении давления температура таяния (плавления) льда медленно растёт. При давлении в 611,73 Па (около 0,006 атм) температура кипения и плавления совпадает и становится равной 0,01 °C. Такое давление и температура называются тройной точкой воды.
При росте давления плотность водяного пара в точке кипения растёт, а жидкой воды — падает. При температуре 374 °C (647 K) и давлении 22,064 МПа (218 атм) вода проходит критическую точку. В этой точке плотность и другие свойства жидкой и газообразной воды совпадают. При более высоком давлении нет разницы между жидкой водой и водяным паром, следовательно, нет и кипения или испарения.
Так же возможны метастабильные состояния — пересыщенный пар, перегретая жидкость, переохлаждённая жидкость. Эти состояния могут существовать длительное время, однако они неустойчивы и при соприкосновении с более устойчивой фазой происходит переход. Например, нетрудно получить переохлаждённую жидкость, охладив чистую воду в чистом сосуде ниже 0 °C, однако при появлении центра кристаллизации жидкая вода быстро превращается в лёд.
Чистая вода способна как переохлаждаться не замерзая до температуры -33°C, так и быть перегрета до +200°C. За это её свойство она получила применение в промышленности (например в паровых турбинах) .
Существует тип воды, которая имеет плотность на 40% выше нормальной и закипает при температуре +300°С. Эта разновидность воды была открыта советским учёным Б. В. Дерягиным на поверхности кристаллов кварца.