Как рассчитать точку замерзания

У каждого был опыт работы с чем-то замороженным. Возможно, вы даже были свидетелями того, как лед медленно образуется на поверхности воды, когда температура достаточно низкая, или наблюдали, как лед заменяется водой, когда температура достаточно высокая.

Различные жидкости - вода, медицинский спирт, растительное масло и т. Д. - испытать фазовые изменения при разных температурах. То есть вода перемещается между твердым (замороженным) и жидким при одной температуре, протирая спиртом при другой и аналогичным образом для других жидкостей.

Твердое вещество, превращающееся в жидкость, называется таяние; переход жидкости в твердое состояние называется затвердеванием или замораживание. Вычислить точки замерзания и плавления смешанных веществ сложно, и вы даже можете проверить их самостоятельно, а температуру замерзания обычных веществ можно найти в Интернете. таблицы.

Прежде чем, в частности, исследовать явление замерзания, полезно рассмотреть, что подразумевается под фазами и фазовыми изменениями.

Большинство веществ могут существовать в твердом, жидком или газообразном состоянии, если температура (а иногда и давление) изменяется в достаточной степени. Вода - редкое вещество, поскольку она может существовать как в твердом, так и в жидком виде при температурах, относительно комфортных для люди, достигая газового состояния при температуре, которая, хотя и опасна, не является особенно экстремальной для человека (100 ° C или 212 ° C). ° F).

Как уже отмечалось, плавление - это переход от твердого состояния к жидкости, а замерзание (или затвердевание) - наоборот. Жидкость, превращающаяся в газ, называется кипячение, который все видели. Противоположный процесс известен как конденсация. В редких случаях твердое тело может «пропустить» жидкую фазу и превратиться в газ (сублимация), либо может произойти обратное (осаждение).

Если смешать синюю и желтую краску в равных количествах, получится зеленый цвет. Однако, если вы используете в основном синий или в основном желтый, результирующий цвет будет "наклонен" в сторону цвета, который вы использовали больше, и до такой степени, что это масштабируется дисбалансом ингредиентов.

Точки замерзания смесей различных жидкостей или жидкостей с растворенными в них твердыми частицами изменяются в соответствии со свойствами компонентов аналогичным образом предсказуемым образом. Вода имеет относительно высокую температуру замерзания для жидкости, потому что ее водородные связи легче «фиксируются на месте», чем, скажем, этилового спирта (CH₂CH₃OH), температура замерзания которого составляет –114 ° C или –174 ° F.

Когда вещество растворяется в жидкости, растворенное твердое вещество называется растворенным веществом, а жидкость - растворителем. Полученная смесь растворенного вещества и жидкости называется решение. Когда растворенное вещество добавляется к растворителю, точка замерзания растворителя становится ниже.

Когда поваренная соль (хлорид натрия) растворяется в воде, она снижает температуру замерзания воды. Это объясняет, почему вы видите, как в холодном климате после зимнего дождя грузовики интенсивно солят дороги: это снижает температуру, при которой вода образует лед на дороге.

Кроме того, снижение температуры замерзания растворителя путем добавления растворенного вещества называется коллигативная собственностьЭто означает, что количество молекул, на которые растворяется растворенное вещество, а не его химический состав, определяет степень понижения точки замерзания. NaCl распадается на два атома, ионы (заряженные атомы) Na⁺ и Cl^-. Добавление вещества, которое дает три «части» на молекулу растворенного вещества, понизит точку замерзания на даже большую величину, чем NaCl.

Вы можете найти точки замерзания множества обычных жидкостей в градусах Цельсия, Фаренгейта и Кельвина с помощью онлайн-калькулятора. Попытайтесь согласовать то, что вы знаете о химической структуре более простых, с их температурами замерзания, чтобы увидеть, сможете ли вы обнаружить какие-либо закономерности.