Gefrierpunkt des Salzwasserspiegels. Wissenschaftliche elektronische Bibliothek

Die Tabelle zeigt die thermophysikalischen Eigenschaften einer Lösung von Calciumchlorid CaCl 2 in Abhängigkeit von Temperatur und Salzkonzentration: spezifische Wärme der Lösung, Wärmeleitfähigkeit, Viskosität wässriger Lösungen, deren Temperaturleitfähigkeit und Prandtl-Zahl. Die Konzentration des CaCl 2 -Salzes in der Lösung beträgt 9,4 bis 29,9 %. Die Temperatur, bei der die Eigenschaften erreicht werden, wird durch den Salzgehalt in der Lösung bestimmt und liegt zwischen -55 und 20 °C.

Calciumchlorid CaCl 2 darf nicht bis zu einer Temperatur von minus 55 °C gefrieren. Um diesen Effekt zu erzielen, muss die Salzkonzentration in der Lösung 29,9 % betragen und ihre Dichte beträgt 1286 kg/m 3.

Mit zunehmender Salzkonzentration in einer Lösung nehmen nicht nur deren Dichte zu, sondern auch thermophysikalische Eigenschaften wie die dynamische und kinematische Viskosität wässriger Lösungen sowie die Prandtl-Zahl. Zum Beispiel, dynamische Viskosität der CaCl 2 -Lösung Bei einer Salzkonzentration von 9,4 % bei einer Temperatur von 20 °C beträgt sie 0,001236 Pa·s, und wenn die Konzentration von Calciumchlorid in der Lösung auf 30 % ansteigt, steigt ihre dynamische Viskosität auf einen Wert von 0,003511 Pa·s.

Es ist zu beachten, dass die Viskosität wässriger Lösungen dieses Salzes am stärksten von der Temperatur beeinflusst wird. Wenn eine Calciumchloridlösung von 20 auf -55 °C abgekühlt wird, kann sich ihre dynamische Viskosität um das 18-fache und ihre kinematische Viskosität um das 25-fache erhöhen.

Folgendes ist gegeben thermophysikalische Eigenschaften der CaCl 2 -Lösung:

, kg/m 3 ;
Gefriertemperatur °C;
dynamische Viskosität wässriger Lösungen, Pa s;
Prandtl-Nummer.

Dichte der Calciumchloridlösung CaCl 2 in Abhängigkeit von der Temperatur

Die Tabelle zeigt die Dichtewerte der Calciumchloridlösung CaCl 2 verschiedener Konzentrationen in Abhängigkeit von der Temperatur.
Die Konzentration von Calciumchlorid CaCl 2 in Lösung beträgt 15 bis 30 % bei einer Temperatur von -30 bis 15 °C. Die Dichte einer wässrigen Lösung von Calciumchlorid nimmt zu, wenn die Temperatur der Lösung sinkt und die Salzkonzentration darin zunimmt.

Wärmeleitfähigkeit der CaCl 2 -Lösung in Abhängigkeit von der Temperatur

Die Tabelle zeigt die Wärmeleitfähigkeitswerte einer Lösung von Calciumchlorid CaCl 2 verschiedener Konzentrationen bei negativen Temperaturen.
Die Konzentration des CaCl 2 -Salzes in Lösung beträgt 0,1 bis 37,3 % bei einer Temperatur von -20 bis 0 °C. Mit steigender Salzkonzentration in einer Lösung nimmt deren Wärmeleitfähigkeit ab.

Wärmekapazität einer CaCl 2 -Lösung bei 0 °C

Die Tabelle zeigt die Massenwärmekapazität der Calciumchloridlösung CaCl 2 verschiedener Konzentrationen bei 0 °C. Die Konzentration des CaCl 2 -Salzes in der Lösung beträgt 0,1 bis 37,3 %. Es ist zu beachten, dass mit zunehmender Salzkonzentration in der Lösung deren Wärmekapazität abnimmt.

Gefrierpunkt von Lösungen der Salze NaCl und CaCl 2

Die Tabelle zeigt die Gefriertemperatur von Lösungen von Natriumchlorid-NaCl- und Calcium-CaCl 2 -Salzen in Abhängigkeit von der Salzkonzentration. Die Salzkonzentration in der Lösung beträgt 0,1 bis 37,3 %. Der Gefrierpunkt einer Salzlösung wird durch die Salzkonzentration bestimmt In Lösung und für Natriumchlorid kann NaCl für eine eutektische Lösung einen Wert von minus 21,2 °C erreichen.

Es ist darauf hinzuweisen, dass Natriumchloridlösung darf nicht auf eine Temperatur von minus 21,2 °C gefrieren und eine Lösung von Calciumchlorid gefriert bei Temperaturen bis zu nicht minus 55°C.

Dichte der NaCl-Lösung in Abhängigkeit von der Temperatur

Die Tabelle zeigt die Dichtewerte von Natriumchlorid-NaCl-Lösung verschiedener Konzentrationen in Abhängigkeit von der Temperatur.
Die Konzentration des NaCl-Salzes in der Lösung beträgt 10 bis 25 %. Die Dichtewerte der Lösung werden bei Temperaturen von -15 bis 15°C angegeben.

Wärmeleitfähigkeit der NaCl-Lösung in Abhängigkeit von der Temperatur

Die Tabelle zeigt die Wärmeleitfähigkeitswerte einer Natriumchlorid-NaCl-Lösung verschiedener Konzentrationen bei negativen Temperaturen.
Die Konzentration des NaCl-Salzes in der Lösung beträgt 0,1 bis 26,3 % bei einer Temperatur von -15 bis 0 °C. Die Tabelle zeigt, dass die Wärmeleitfähigkeit einer wässrigen Natriumchloridlösung mit zunehmender Salzkonzentration in der Lösung abnimmt.

Spezifische Wärmekapazität einer NaCl-Lösung bei 0 °C

Die Tabelle zeigt die massenspezifische Wärmekapazität einer wässrigen Lösung von Natriumchlorid NaCl verschiedener Konzentrationen bei 0 °C. Die Konzentration des NaCl-Salzes in der Lösung beträgt 0,1 bis 26,3 %. Die Tabelle zeigt, dass mit zunehmender Salzkonzentration in der Lösung deren Wärmekapazität abnimmt.

Thermophysikalische Eigenschaften der NaCl-Lösung

Die Tabelle zeigt die thermophysikalischen Eigenschaften einer Natriumchloridlösung NaCl in Abhängigkeit von Temperatur und Salzkonzentration. Die Konzentration von Natriumchlorid NaCl in Lösung beträgt 7 bis 23,1 %. Es ist zu beachten, dass sich beim Abkühlen einer wässrigen Natriumchloridlösung ihre spezifische Wärmekapazität geringfügig ändert, die Wärmeleitfähigkeit abnimmt und die Viskosität der Lösung zunimmt.

Folgendes ist gegeben thermophysikalische Eigenschaften der NaCl-Lösung:

Lösungsdichte, kg/m3;
Gefriertemperatur °C;
spezifische (Massen-)Wärmekapazität, kJ/(kg Grad);
Wärmeleitfähigkeitskoeffizient, W/(m Grad);
dynamische Viskosität der Lösung, Pa s;
kinematische Viskosität der Lösung, m 2 /s;
Wärmeleitfähigkeitskoeffizient, m 2 /s;
Prandtl-Nummer.

Dichte von Lösungen von Natriumchlorid NaCl und Calcium CaCl 2 in Abhängigkeit von der Konzentration bei 15°C

Die Tabelle zeigt die Dichtewerte von Lösungen von Natriumchlorid NaCl und Calcium CaCl 2 in Abhängigkeit von der Konzentration. Die Konzentration des NaCl-Salzes in der Lösung beträgt 0,1 bis 26,3 % bei einer Lösungstemperatur von 15 °C. Die Konzentration von Calciumchlorid CaCl 2 in der Lösung liegt zwischen 0,1 und 37,3 % bei einer Temperatur von 15 °C. Die Dichte von Natrium- und Calciumchloridlösungen nimmt mit zunehmendem Salzgehalt zu.

Volumenausdehnungskoeffizient von Lösungen von Natriumchlorid NaCl und Calcium CaCl 2

Die Tabelle gibt die Werte des durchschnittlichen Volumenausdehnungskoeffizienten wässriger Lösungen von Natriumchlorid NaCl und Calcium CaCl 2 in Abhängigkeit von Konzentration und Temperatur an.
Der Volumenausdehnungskoeffizient der NaCl-Salzlösung wird bei einer Temperatur von -20 bis 20 °C angegeben.
Der Volumenausdehnungskoeffizient einer CaCl 2 -Chloridlösung wird bei Temperaturen von -30 bis 20 °C dargestellt.

Quellen:

Danilova G.N. et al. Sammlung von Problemen zu Wärmeübertragungsprozessen in der Lebensmittel- und Kühlindustrie. M.: Lebensmittelindustrie, 1976.- 240 S.

Bei welcher Temperatur gefriert Wasser? Es scheint die einfachste Frage zu sein, die sogar ein Kind beantworten kann: die Gefriertemperatur von Wasser im Normalfall Luftdruck bei 760 mm Hg sind es null Grad Celsius.

Wasser ist jedoch (trotz seiner extrem weiten Verbreitung auf unserem Planeten) die mysteriöseste und am wenigsten erforschte Substanz, sodass die Antwort auf diese Frage ein ausführliches und fundiertes Gespräch erfordert.

In Russland und Europa wird die Temperatur meist auf der Celsius-Skala gemessen hochwertig die eine Markierung von 100 Grad hat.
Der amerikanische Wissenschaftler Fahrenheit entwickelte eine eigene Skala mit 180 Unterteilungen.
Es gibt eine weitere Einheit zur Temperaturmessung – das Kelvin, benannt nach dem englischen Physiker Thomson, der den Titel Lord Kelvin erhielt.

Bedingungen und Arten von Wasser

Wasser auf dem Planeten Erde kann im Wesentlichen drei Aggregatzustände annehmen: flüssig, fest und gasförmig, in die es umgewandelt werden kann verschiedene Formen, gleichzeitig nebeneinander existierend (Eisberge im Meerwasser, Wasserdampf und Eiskristalle in Wolken am Himmel, Gletscher und frei fließende Flüsse).

Je nach Herkunftsmerkmalen, Verwendungszweck und Zusammensetzung kann Wasser sein:

frisch;
Mineral;
nautisch;
Trinken (wir schließen hier auch Leitungswasser ein);
Regen;
aufgetaut;
salzig;
strukturiert;
destilliert;
entionisiert.

Durch die Anwesenheit von Wasserstoffisotopen entsteht Wasser:

Licht;
schwer (Deuterium);
superschwer (Tritium).

Wir alle wissen, dass Wasser weich oder hart sein kann: Dieser Indikator wird durch den Gehalt an Magnesium- und Kalziumkationen bestimmt.

Jede der von uns aufgeführten Arten und Aggregatzustände von Wasser hat ihren eigenen Gefrier- und Schmelzpunkt.

Gefrierpunkt von Wasser

Warum gefriert Wasser? Gewöhnliches Wasser enthält immer einige Schwebstoffe mineralischen oder organischen Ursprungs. Dies können winzige Ton-, Sand- oder Hausstaubpartikel sein.

Wenn die Temperatur Umfeld Sinkt die Temperatur auf bestimmte Werte, übernehmen diese Teilchen die Rolle von Zentren, um die herum sich Eiskristalle zu bilden beginnen.

Auch Luftblasen sowie Risse und Beschädigungen an den Wänden des Wasserbehälters können zu Kristallisationskeimen werden. Die Geschwindigkeit des Wasserkristallisationsprozesses wird maßgeblich von der Anzahl dieser Zentren bestimmt: Je mehr davon, desto schneller gefriert die Flüssigkeit.

Unter normalen Bedingungen (bei normalem Atmosphärendruck) beträgt die Temperatur des Phasenübergangs von Wasser von flüssig zu fest 0 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur gefriert das Wasser draußen.

Warum gefriert heißes Wasser schneller als kaltes Wasser?

Heißes Wasser gefriert schneller als kaltes Wasser – dieses Phänomen wurde von Erasto Mpemba, einem Schüler aus Tanganjika, bemerkt. Seine Experimente mit Eismischungen zeigten, dass die Gefriergeschwindigkeit erhitzter Massen deutlich höher war als die kalter.

Einer der Gründe für dieses interessante Phänomen, das als „Mpemba-Paradoxon“ bezeichnet wird, ist die höhere Wärmeübertragung heißer Flüssigkeit sowie das Vorhandensein einer größeren Anzahl von Kristallisationskeimen darin im Vergleich zu kaltem Wasser.

Hängen der Gefrierpunkt von Wasser und die Höhe zusammen?

Wenn sich der Druck ändert, was häufig mit unterschiedlichen Höhenlagen zusammenhängt, beginnt der Gefrierpunkt des Wassers radikal von dem für normale Bedingungen charakteristischen Standardwert abzuweichen.
Die Kristallisation von Wasser in der Höhe erfolgt bei folgenden Temperaturwerten:

Paradoxerweise gefriert Wasser in 1000 m Höhe bei 2 Grad Celsius;
in einer Höhe von 2000 Metern geschieht dies bereits bei 4 Grad Celsius.

Die höchste Gefriertemperatur des Wassers in den Bergen wird in einer Höhe von über 5.000.000 Metern beobachtet (zum Beispiel im Fan-Gebirge oder im Pamir).

Wie beeinflusst der Druck den Prozess der Wasserkristallisation?

Versuchen wir, die Dynamik von Änderungen der Gefriertemperatur von Wasser mit Druckänderungen zu verknüpfen.

Bei einem Druck von 2 atm gefriert Wasser bei einer Temperatur von -2 Grad.
Bei einem Druck von 3 atm und einer Temperatur von -4 Grad Celsius beginnt Wasser zu gefrieren.

Mit zunehmendem Druck sinkt die Temperatur, bei der der Wasserkristallisationsprozess beginnt, und der Siedepunkt steigt. Bei niedrigem Druck ergibt sich ein diametral entgegengesetztes Bild.

Aus diesem Grund ist es in großer Höhe und in einer verdünnten Atmosphäre sehr schwierig, auch nur Eier zu kochen, da das Wasser im Topf bereits bei 80 Grad kocht. Es ist klar, dass es einfach unmöglich ist, bei dieser Temperatur Speisen zu garen.

Bei hohem Druck findet der Prozess des Schmelzens des Eises unter den Kufen der Schlittschuhe auch bei sehr niedrigen Temperaturen statt, aber dank ihm gleiten die Schlittschuhe über die eisige Oberfläche.

Das Einfrieren der Kufen schwer beladener Schlitten in den Geschichten von Jack London wird auf ähnliche Weise erklärt. Schwere Schlitten üben Druck auf den Schnee aus und lassen ihn schmelzen. Das entstehende Wasser erleichtert das Gleiten. Doch sobald die Schlitten anhalten und längere Zeit an einer Stelle bleiben, gefriert das verdrängte Wasser und die Kufen frieren an der Straße fest.

Kristallisationstemperatur wässriger Lösungen

Als ausgezeichnetes Lösungsmittel reagiert Wasser leicht mit verschiedenen organischen und anorganischen Substanzen und bildet eine Masse manchmal unerwarteter chemischer Verbindungen. Natürlich wird jeder von ihnen einfrieren unterschiedliche Temperaturen. Lassen Sie uns dies in einer visuellen Liste zeigen.

Der Gefrierpunkt einer Mischung aus Alkohol und Wasser hängt davon ab Prozentsatz es enthält beide Komponenten. Wie mehr Wasser Je mehr der Lösung zugesetzt wird, desto näher liegt ihr Gefrierpunkt bei Null. Befindet sich mehr Alkohol in der Lösung, beginnt der Kristallisationsprozess bei Werten nahe -114 Grad.
Es ist wichtig zu wissen, dass Wasser-Alkohol-Lösungen keinen festen Gefrierpunkt haben. Normalerweise spricht man von der Temperatur zu Beginn des Kristallisationsprozesses und der Temperatur des endgültigen Übergangs in den festen Zustand.
Zwischen dem Beginn der Bildung der ersten Kristalle und der vollständigen Erstarrung der Alkohollösung liegt ein Temperaturintervall von 7 Grad. Somit liegt der Gefrierpunkt von Wasser mit einer Alkoholkonzentration von 40 % im Anfangsstadium bei -22,5 Grad, und der endgültige Übergang der Lösung in die feste Phase erfolgt bei -29,5 Grad.

Der Gefrierpunkt von Wasser mit Salz hängt eng mit dem Grad seines Salzgehalts zusammen: Je mehr Salz in der Lösung enthalten ist, desto niedriger ist die Position der Quecksilbersäule, an der es gefriert.

Zur Messung des Salzgehalts von Wasser wird eine spezielle Einheit verwendet – „ppm“. Wir haben also festgestellt, dass der Gefrierpunkt von Wasser mit zunehmender Salzkonzentration sinkt. Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels erklären:

Der Salzgehalt des Meerwassers beträgt 35 ppm, während sein durchschnittlicher Gefrierpunkt bei 1,9 Grad liegt. Der Salzgehalt des Schwarzmeerwassers beträgt 18–20 ppm, es gefriert also bei mehr als 20 ppm hohe Temperatur mit einem Bereich von -0,9 bis -1,1 Grad Celsius.

Der Gefrierpunkt von Wasser mit Zucker (für eine Lösung mit einer Molalität von 0,8) beträgt -1,6 Grad.
Der Gefrierpunkt von Wasser mit Verunreinigungen hängt weitgehend von deren Menge und der Art der in der wässrigen Lösung enthaltenen Verunreinigungen ab.
Der Gefrierpunkt von Wasser mit Glycerin hängt von der Konzentration der Lösung ab. Eine Lösung mit 80 ml Glycerin gefriert bei -20 Grad; wenn der Glyceringehalt auf 60 ml sinkt, beginnt der Kristallisationsprozess bei -34 Grad und der Gefrierbeginn einer 20 %igen Lösung liegt bei minus fünf Grad. Wie Sie sehen, besteht in diesem Fall kein linearer Zusammenhang. Um eine 10 %ige Glycerinlösung einzufrieren, reicht eine Temperatur von -2 Grad aus.
Der Gefrierpunkt von Wasser mit Soda (gemeint ist Ätzalkali oder Natronlauge) ergibt ein noch mysteriöseres Bild: Eine 44 %ige Natronlauge gefriert bei +7 Grad Celsius, bei +130 sind es 80 %.

Einfrieren von Süßwasserkörpern

Der Prozess der Eisbildung in Süßwasserkörpern findet in einem etwas anderen Temperaturregime statt.

Der Gefrierpunkt des Wassers in einem See liegt ebenso wie der Gefrierpunkt des Wassers in einem Fluss bei null Grad Celsius. Das Einfrieren der saubersten Flüsse und Bäche beginnt nicht an der Oberfläche, sondern am Boden, auf dem sich Kristallisationskeime in Form von Bodenschlammpartikeln befinden. Treibholz und Wasserpflanzen sind zunächst mit einer Eiskruste bedeckt. Es lohnt sich nur Bodeneis steigen an die Oberfläche, da der Fluss sofort zufriert.
Das gefrorene Wasser des Baikalsees kann manchmal auf Minustemperaturen abkühlen. Dies geschieht nur in flachem Wasser; Die Wassertemperatur kann Tausendstel und manchmal Hundertstel Grad unter Null liegen.
Die Temperatur des Baikalwassers unter der Eiskruste selbst überschreitet in der Regel nicht +0,2 Grad. In den unteren Schichten steigt er allmählich auf +3,2 am Boden des tiefsten Beckens an.

Gefrierpunkt von destilliertem Wasser

Friert destilliertes Wasser ein? Denken Sie daran, dass zum Gefrieren des Wassers bestimmte Kristallisationszentren erforderlich sind, bei denen es sich um Luftblasen, Schwebeteilchen sowie Schäden an den Wänden des Behälters handeln kann, in dem es sich befindet.

Destilliertes Wasser, das keinerlei Verunreinigungen enthält, weist keine Kristallisationskeime auf und beginnt daher bereits bei sehr niedrigen Temperaturen zu gefrieren. Der anfängliche Gefrierpunkt von destilliertem Wasser liegt bei -42 Grad. Wissenschaftlern ist es gelungen, destilliertes Wasser auf -70 Grad zu unterkühlen.

Wasser, das sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt war, ohne zu kristallisieren, wird als „unterkühlt“ bezeichnet. Sie können eine Flasche destilliertes Wasser in den Gefrierschrank stellen, um eine Unterkühlung zu erreichen, und dann einen sehr beeindruckenden Trick vorführen – sehen Sie sich das Video an:

Indem Sie leicht auf eine Flasche aus dem Kühlschrank klopfen oder ein kleines Stück Eis hineinwerfen, können Sie zeigen, wie es sich augenblicklich in Eis verwandelt, das wie längliche Kristalle aussieht.

Destilliertes Wasser: Gefriert diese gereinigte Substanz unter Druck oder nicht? Ein solcher Prozess ist nur unter speziell geschaffenen Laborbedingungen möglich.

Gefrierpunkt von Salzwasser

Meerwasser gefriert bei Temperaturen unter Null Grad. Je höher der Salzgehalt des Meerwassers ist, desto niedriger ist sein Gefrierpunkt. Dies ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich:

Salzgehalt in °/00	Gefrierpunkt (in Grad)	Salzgehalt in °/00	Gefrierpunkt (in Grad)
0 (Süßwasser)	0	20	-1,1
2	-0,1	22	-1,2
4	-0,2	24	-1,3
6	-0,3	26	-1,4
8	-0,4	28	-1,5
10	-0,5	30	-1,6
12	-0,6	32	-1,7
14	-0,8	35	-1,9
16	-0,9	37	-2,0
18	-1,0	39	-2,1

Diese Tabelle zeigt, dass eine Erhöhung des Salzgehalts um 2°/00 den Gefrierpunkt um etwa ein Zehntel Grad senkt.

Damit Wasser mit einem ozeanischen Salzgehalt von 35 °/00 zu gefrieren beginnt, muss es um fast zwei Grad unter Null abgekühlt werden.

Beim Fallen auf nicht gefrorenes Süßwasser des Flusses schmilzt in der Regel gewöhnlicher Schnee mit einer Schmelztemperatur von null Grad. Wenn derselbe Schnee auf nicht gefrorenes Meerwasser mit einer Temperatur von -1° fällt, schmilzt er nicht.

Wenn Sie den Salzgehalt des Wassers kennen, können Sie anhand der obigen Tabelle den Gefrierpunkt jedes Meeres bestimmen.

Salzgehalt von Wasser Asowsches Meer im Winter etwa 12 °/00; daher beginnt Wasser erst bei einer Temperatur von 0°,6 unter Null zu gefrieren.

Im offenen Teil weißes Meer Der Salzgehalt erreicht 25 °/00. Das bedeutet, dass Wasser zum Gefrieren auf unter minus 1°C abkühlen muss.4.

Wasser mit einem Salzgehalt von 100 °/00 (dieser Salzgehalt ist in Sivashi zu finden, das durch die Arabat-Nehrung vom Asowschen Meer getrennt ist) gefriert bei einer Temperatur von minus 6 °/00 und in Kara-Bogaz-Gol Der Salzgehalt beträgt mehr als 250 °/00 und das Wasser gefriert erst, wenn seine Temperatur deutlich unter 10 °C sinkt!

Wenn salzig Meerwasser Beim Abkühlen auf die entsprechende Gefriertemperatur erscheinen darin primäre Eiskristalle in Form sehr dünner sechseckiger Prismen, ähnlich wie Nadeln.

Daher werden sie üblicherweise Eisnadeln genannt. Primäre Eiskristalle, die sich im salzigen Meerwasser bilden, enthalten kein Salz; sie bleiben in Lösung und erhöhen so ihren Salzgehalt. Dies ist leicht zu überprüfen. Nachdem Sie die Eisnadeln mit einem Netz aus sehr dünner Gaze oder Tüll gesammelt haben, müssen Sie sie zum Abwaschen mit frischem Wasser abspülen. Salzwasser und dann in einer anderen Schüssel schmelzen. Sie erhalten frisches Wasser.

Wie Sie wissen, ist Eis leichter als Wasser, daher schwimmen Eisnadeln. Ihre Ansammlungen auf der Wasseroberfläche ähneln Aussehen Fettflecken auf abgekühlter Suppe. Diese Ansammlungen werden Schmalz genannt.

Wenn sich der Frost verstärkt und die Meeresoberfläche schnell an Wärme verliert, beginnt das Fett zu gefrieren und bei ruhigem Wetter entsteht eine gleichmäßige, glatte, transparente Eiskruste, die die Pomoren, Bewohner unserer Nordküste, Nilas nennen. Es ist so rein und transparent, dass es in Hütten aus Schnee anstelle von Glas verwendet werden kann (natürlich, wenn in einer solchen Hütte keine Heizung vorhanden ist). Wenn Sie Nilas schmelzen, wird das Wasser salzig. Zwar wird sein Salzgehalt niedriger sein als der des Wassers, aus dem die Eisnadeln entstanden sind.

Einzelne Eisnadeln enthalten kein Salz, aber Salz kommt im aus ihnen gebildeten Meereis vor. Dies geschieht, weil zufällig angeordnete Eisnadeln beim Einfrieren winzige Tröpfchen salzigen Meerwassers einfangen. Daher ist Salz im Meereis ungleichmäßig verteilt – in einzelnen Einschlüssen.

Salzgehalt Meereis hängt von der Temperatur ab, bei der es gebildet wurde. Bei leichtem Frost gefrieren die Eisnadeln langsam und nehmen wenig Salzwasser auf. Bei starkem Frost gefrieren Eisnadeln deutlich schneller und nehmen viel Salzwasser auf. In diesem Fall wird das Meereis salziger sein.

Wenn Meereis zu schmelzen beginnt, schmelzen als Erstes salzige Einschlüsse heraus. Daher wird altes, mehrjähriges Polareis, das mehrfach überflogen wurde, frisch. Polarwinterer verwenden für Wasser trinken normalerweise Schnee, und wenn es keinen Schnee gibt, altes Meereis.

Wenn während der Ausbildung Eis kommt Schnee, dann bleibt er, ohne zu schmelzen, auf der Oberfläche des Meerwassers, wird damit gesättigt und bildet beim Gefrieren trübes, weißliches, undurchsichtiges, unebenes Eis - junge Fische. Sowohl Eisschollen als auch Jungfische zerfallen, wenn Wind und Wellen brechen, in Stücke, die miteinander kollidieren, in die Ecken schlagen und sich allmählich in runde Eisschollen verwandeln – Eisschollen. Wenn die Aufregung nachlässt, gefrieren die Pfannkuchen zusammen und bilden festes Pfannkucheneis.

Vor der Küste, in den Untiefen, kühlt das Meerwasser schneller ab, sodass Eis früher entsteht als im offenen Meer. Normalerweise gefriert das Eis an den Ufern, hierbei handelt es sich um Festeis. Wenn Frost mit ruhigem Wetter einhergeht, wächst Festeis schnell und erreicht manchmal eine Breite von mehreren zehn Kilometern. Doch starke Winde und Wellen brechen das Festeis. Die sich daraus lösenden Teile schwimmen flussabwärts und werden vom Wind fortgetragen. So entstehen sie schwimmendes Eis. Je nach Größe haben sie unterschiedliche Namen.

Ein Eisfeld ist schwimmendes Eis mit einer Fläche von mehr als einer Quadratseemeile.

Schwimmendes Eis, das länger als eine Kabellänge ist, wird als Eisfeldschutt bezeichnet.

Grobes Eis ist kürzer als eine Kabellänge, aber mehr als ein Zehntel einer Kabellänge (18,5 m). Fein gebrochenes Eis überschreitet nicht ein Zehntel einer Kabellänge und der Eisbrei besteht aus kleinen Stücken, die auf den Wellen taumeln.

Strömungen und Wind können Eisschollen gegen Festeis oder gegeneinander drücken. Der Druck der Eisfelder aufeinander führt zur Fragmentierung des schwimmenden Eises. Dabei entstehen meist Häufchen aus fein gebrochenem Eis.

Wenn sich eine einzelne Eisscholle aufrichtet und in dieser Position im umgebenden Eis festfriert, bildet sie einen Ropac. Mit Schnee bedeckte Ropacas sind vom Flugzeug aus schwer zu erkennen und können bei der Landung eine Katastrophe verursachen.

Unter dem Druck von Eisfeldern bilden sich oft Eiskämme – Hügel. Manchmal erreichen Hügel eine Höhe von mehreren zehn Metern. Hügeliges Eis ist schwer zu passieren, insbesondere für Hundeschlitten. Selbst für leistungsstarke Eisbrecher stellt es ein ernstes Hindernis dar.

Ein Bruchstück eines Hügels, der über die Wasseroberfläche ragt und leicht vom Wind weggetragen wird, wird Nesak genannt. Ein auf Grund gelaufener Fisch wird Stamukha genannt.

Rund um die Antarktis und im Arktischen Ozean gibt es Eisberge – Eisberge. Dabei handelt es sich meist um Fragmente des kontinentalen Eises.

Wie Forscher kürzlich festgestellt haben, bilden sich in der Antarktis Eisberge auch im Meer, auf den kontinentalen Untiefen. Über der Wasseroberfläche ist nur ein Teil des Eisbergs sichtbar. Der größte Teil davon (ca. 7/8) liegt unter Wasser. Die Fläche des Unterwasserteils des Eisbergs ist immer viel größer als die Oberfläche. Daher sind Eisberge eine Gefahr für Schiffe.

Jetzt können Eisberge mit präzisen Funkinstrumenten auf einem Schiff in der Ferne und im Nebel leicht entdeckt werden. Zuvor gab es Fälle von Schiffskollisionen mit Eisbergen. So sank beispielsweise 1912 der riesige Hochsee-Passagierdampfer Titanic.

WASSERZYKLUS IM WELTMEER

In den Polarzonen wird das Wasser beim Abkühlen dichter und sinkt auf den Boden. Von dort gleitet es langsam in Richtung Äquator. Daher sind tiefe Gewässer in allen Breitengraden kalt. Selbst in der Nähe des Äquators beträgt die Temperatur des Grundwassers nur 1-2° über Null.

Da Strömungen vom Äquator wegtragen warmes Wasser in gemäßigte Breiten, dann steigt es an seiner Stelle aus der Tiefe sehr langsam auf kaltes Wasser. An der Oberfläche erwärmt es sich wieder, gelangt in die Polarzonen, wo es abkühlt, sinkt auf den Boden und bewegt sich wieder am Boden entlang bis zum Äquator.

Somit gibt es in den Ozeanen eine Art Wasserkreislauf: Wasser bewegt sich entlang der Oberfläche vom Äquator zu den Polarzonen und entlang des Meeresbodens – von den Polarzonen zum Äquator. Dieser Prozess der Wasservermischung schafft zusammen mit anderen oben diskutierten Phänomenen die Einheit des Weltozeans.

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Das Wasser in den Meeren und Ozeanen unterscheidet sich stark vom Fluss- und Seewasser. Es ist salzig – und das bestimmt viele seiner Eigenschaften. Auch die Gefriertemperatur des Meerwassers hängt von diesem Faktor ab. Sie ist nicht gleich 0 °C, wie es bei Süßwasser der Fall ist. Um mit Eis bedeckt zu werden, benötigt das Meer stärkeren Frost.

Es ist unmöglich, eindeutig zu sagen, bei welcher Temperatur Meerwasser gefriert, da dieser Indikator vom Grad seines Salzgehalts abhängt. Das ist an verschiedenen Orten der Weltmeere unterschiedlich.

Am salzigsten ist das Rote Meer. Hier erreicht die Salzkonzentration im Wasser 41‰ (ppm). Das Wasser des Baltischen Golfs hat den geringsten Salzgehalt – 5‰. Im Schwarzen Meer beträgt dieser Wert 18‰ und im Mittelmeer 26‰. Der Salzgehalt des Asowschen Meeres beträgt 12‰. Und wenn wir den Durchschnitt nehmen, beträgt der Salzgehalt der Meere 34,7‰.

Je höher der Salzgehalt, desto mehr muss das Meerwasser abkühlen, um fest zu werden.

Dies ist aus der Tabelle deutlich ersichtlich:

Salzgehalt, ‰	Gefriertemperatur, °C	Salzgehalt, ‰	Gefriertemperatur, °C
0 (Süßwasser)		20	-1,1
2	-0,1	22	-1,2
4	-0,2	24	-1,3
6	-0,3	26	-1,4
8	-0,4	28	-1,5
10	-0,5	30	-1,6
12	-0,6	32	-1,7
14	-0,8	35	-1,9
16	-0,9	37	-2,0
18	-1,0	39	-2,1

Wo der Salzgehalt noch höher ist, wie im Sivash-See (100 ‰), in der Kara-Bogaz-Gol-Bucht (250 ‰), im Toten Meer (über 270 ‰), kann Wasser nur mit einem sehr großen Minus gefrieren – im im ersten Fall - bei -6,1 °C, im zweiten - unter -10 °C.

Der Durchschnitt aller Meere kann mit -1,9 °C angenommen werden.

Stadien des Einfrierens

Es ist sehr interessant zu beobachten, wie Meerwasser gefriert. Es wird nicht sofort mit einer gleichmäßigen Eiskruste bedeckt, wie es bei Süßwasser der Fall ist. Wenn ein Teil davon zu Eis wird (das frisch ist), wird der Rest noch salziger und erfordert zum Gefrieren noch stärkeren Frost.

Eisarten

Wenn das Meer abkühlt, bilden sich verschiedene Arten von Eis:

Schneeflocke;
Schlamm;
Nadeln;
Salo;
nilas.

Wenn das Meer noch nicht gefroren ist, sich aber sehr nahe daran befindet und zu diesem Zeitpunkt Schnee fällt, schmilzt dieser beim Kontakt mit der Oberfläche nicht, sondern ist mit Wasser gesättigt und bildet eine zähe, breiartige Masse, die Schnee genannt wird . Beim Gefrieren verwandelt sich dieser Brei in Matsch, was für Schiffe, die in einen Sturm geraten, sehr gefährlich ist. Dadurch wird das Deck sofort mit einer Eiskruste bedeckt.

Wenn das Thermometer den zum Gefrieren erforderlichen Wert erreicht, beginnen sich im Meer Eisnadeln zu bilden – Kristalle in Form sehr dünner sechseckiger Prismen. Nachdem Sie sie mit einem Netz eingesammelt, das Salz abgewaschen und geschmolzen haben, werden Sie feststellen, dass sie frisch sind.

Die Nadeln wachsen zunächst horizontal, dann nehmen sie eine vertikale Position ein und nur ihre Basis ist an der Oberfläche sichtbar. Sie ähneln Fettflecken in abgekühlter Suppe. Daher wird Eis in diesem Stadium Schmalz genannt.

Wenn es noch kälter wird, beginnt das Schmalz zu gefrieren und bildet eine Eiskruste, so transparent und zerbrechlich wie Glas. Diese Art von Eis wird Nilas oder Kolben genannt. Es ist salzig, obwohl es aus ungesäuerten Nadeln besteht. Tatsache ist, dass die Nadeln beim Gefrieren winzige Tropfen des umgebenden Salzwassers auffangen.

Nur in den Meeren wird ein solches Phänomen beobachtet, das als schwimmendes Eis bekannt ist. Dies liegt daran, dass das Wasser hier in Küstennähe schneller abkühlt. Das dort entstehende Eis gefriert bis zum Küstenrand, weshalb es Festeis genannt wird. Wenn der Frost bei ruhigem Wetter zunimmt, erobert er schnell neue Gebiete, die manchmal eine Breite von mehreren zehn Kilometern erreichen. Aber der Aufstieg lohnt sich starker Wind– und das Festeis beginnt in Stücke unterschiedlicher Größe zu zerbrechen. Diese oft enorm großen Eisschollen (Eisfelder) werden durch Wind und Strömung über das Meer getragen und verursachen Probleme für Schiffe.

Schmelztemperatur

Meereis schmilzt nicht bei der gleichen Temperatur, bei der Meerwasser gefriert, wie man meinen könnte. Es ist weniger salzig (im Durchschnitt 4-mal), daher beginnt seine Rückverwandlung in Flüssigkeit, bevor diese Marke erreicht ist. Wenn der durchschnittliche Gefrierpunkt des Meerwassers -1,9 °C beträgt, beträgt die durchschnittliche Schmelztemperatur des daraus gebildeten Eises -2,3 °C.

Einfrieren von Salzwasser: Video

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Wenn Sie eine Salzlösung in Wasser abkühlen, werden Sie feststellen, dass der Gefrierpunkt gesunken ist. Null Grad sind überschritten, es kommt jedoch zu keiner Verhärtung. Erst bei einer Temperatur von mehreren Grad unter Null bilden sich Kristalle in der Flüssigkeit. Das sind Kristalle reines Eis Salz löst sich nicht in festem Eis.

Der Gefrierpunkt hängt von der Konzentration der Lösung ab. Durch Erhöhen der Konzentration der Lösung senken wir die Kristallisationstemperatur. Eine gesättigte Lösung hat den niedrigsten Gefrierpunkt. Die Abnahme des Gefrierpunkts einer Lösung ist gar nicht so gering: zum Beispiel einer gesättigten Lösung Tisch salz in Wasser gefriert es bei - 21 °C. Mit Hilfe anderer Salze kann eine noch stärkere Temperatursenkung erreicht werden; Mit Calciumchlorid können Sie beispielsweise die Erstarrungstemperatur der Lösung auf -55 °C bringen.

Betrachten wir nun, wie der Gefrierprozess abläuft. Nachdem die ersten Eiskristalle aus der Lösung herausgefallen sind, nimmt die Stärke der Lösung zu. Nun wird die relative Zahl der Fremdmoleküle zunehmen, die Störung des Kristallisationsprozesses von Wasser wird ebenfalls zunehmen und der Gefrierpunkt sinkt. Wird die Temperatur nicht weiter gesenkt, kommt die Kristallisation zum Stillstand.

Wenn die Temperatur weiter sinkt, werden weiterhin Wasserkristalle (Lösungsmittel) freigesetzt. Schließlich wird die Lösung gesättigt. Eine weitere Anreicherung der Lösung mit der gelösten Substanz wird unmöglich und die Lösung gefriert sofort. Wenn Sie die gefrorene Mischung unter dem Mikroskop untersuchen, können Sie erkennen, dass sie aus Eiskristallen und Salzkristallen besteht.

Daher gefriert die Lösung anders als eine einfache Flüssigkeit. Der Gefriervorgang erstreckt sich über ein großes Temperaturintervall.

Was passiert, wenn man Salz auf eine eisige Oberfläche streut? Die Antwort auf die Frage ist Hausmeistern bekannt: Sobald das Salz mit dem Eis in Kontakt kommt, beginnt das Eis zu schmelzen. Damit dieses Phänomen auftritt, ist es natürlich notwendig, dass der Gefrierpunkt einer gesättigten Salzlösung niedriger ist als die Lufttemperatur. Ist diese Bedingung erfüllt, dann befindet sich das Eis-Salz-Gemisch in einem fremden Zustandsbereich, nämlich im Bereich stabiler Existenz der Lösung. Daher wird die Mischung aus Eis und Salz zu einer Lösung, d. h. das Eis schmilzt und das Salz löst sich im entstehenden Wasser auf. Letztendlich schmilzt entweder das gesamte Eis oder es bildet sich eine Lösung mit einer Konzentration, deren Gefrierpunkt der Temperatur des Mediums entspricht.

Eine Fläche von 100 m2 Hof ist mit einer 1 cm dicken Eiskruste bedeckt – das ist ziemlich viel Eis, etwa 1 Tonne. Berechnen wir, wie viel Salz benötigt wird, um den Hof zu reinigen, wenn die Temperatur -3°C beträgt . Eine Salzlösung mit einer Konzentration von 45 g/l hat diese Kristallisations-(Schmelz-)Temperatur. Etwa 1 Liter Wasser entspricht 1 kg Eis. Das bedeutet, dass man zum Schmelzen von 1 Tonne Eis bei -3°C 45 kg Salz benötigt. In der Praxis verwenden sie deutlich geringere Mengen, da sie nicht das vollständige Schmelzen des gesamten Eises erreichen.

Wenn Eis und Salz vermischt werden, schmilzt das Eis und das Salz löst sich im Wasser auf. Zum Schmelzen ist jedoch Wärme erforderlich, und Eis entzieht diese seiner Umgebung. So führt die Zugabe von Salz zum Eis zu einem Temperaturabfall.

Mittlerweile sind wir es gewohnt, fabrikgefertigtes Eis zu kaufen. Früher wurde Eis zu Hause zubereitet und die Rolle des Kühlschranks spielte eine Mischung aus Eis und Salz.

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