Vedelplastide liigid ja kasutusalad. Sulamine ja kristalliseerumine Tahkestamisprotsess

Tutvustame teie tähelepanu videotundi teemal “Kristallkehade sulamine ja tahkumine. Sulamise ja tahkumise ajakava." Siin alustame uue laia teema uurimist: "Materja agregatiivsed olekud". Siin defineerime agregatsiooniseisundi mõiste ja vaatleme selliste kehade näiteid. Ja vaatame, kuidas nimetatakse protsesse, mille käigus ained lähevad ühest agregatsiooniolekust teise, ja mis need on. Vaatleme üksikasjalikumalt tahkete ainete sulamis- ja kristalliseerumisprotsesse ning koostame nende protsesside temperatuurigraafiku.

Teema: Aine agregeeritud olekud

Õppetund: Kristallkehade sulamine ja tahkumine. Sulamise ja tahkumise ajakava

Amorfsed kehad- kehad, milles aatomid ja molekulid on teatud viisil järjestatud ainult vaadeldava ala läheduses. Seda tüüpi osakeste paigutust nimetatakse lühimaajärjestuseks.

Vedelikud- ained, millel pole osakeste paigutuse korrastatud struktuuri, vedelikes liiguvad molekulid vabamalt ja molekulidevahelised jõud on nõrgemad kui tahketel ainetel. Kõige olulisem omadus: nad säilitavad mahu, muudavad kergesti kuju ja oma voolavusomaduste tõttu võtavad selle anuma kuju, milles nad asuvad (joonis 3).

Riis. 3. Vedelik võtab kolvi kuju ()

Gaasid- ained, mille molekulid interakteeruvad üksteisega nõrgalt ja liiguvad kaootiliselt, põrkudes sageli üksteisega kokku. Kõige olulisem omadus: need ei säilita mahtu ja kuju ning hõivavad kogu anuma mahu, milles nad asuvad.

Oluline on teada ja mõista, kuidas toimuvad üleminekud aine olekute vahel. Selliste üleminekute diagrammi kujutame joonisel 4.

1 - sulamine;

2 - kõvenemine (kristalliseerimine);

3 - aurustamine: aurustamine või keetmine;

4 - kondenseerumine;

5 - sublimatsioon (sublimatsioon) - üleminek tahkest olekust gaasilisse olekusse, möödudes vedelikust;

6 - desublimatsioon - üleminek gaasilisest olekust tahkesse olekusse, vedelast olekust mööda minnes.

Tänases tunnis pöörame tähelepanu protsessidele nagu kristallkehade sulamine ja tahkumine. Selliste protsesside käsitlemist on mugav alustada looduses levinuima jää sulamise ja kristalliseerumise näitel.

Kui asetate jää kolbi ja hakkate seda põletiga kuumutama (joonis 5), siis märkate, et selle temperatuur hakkab tõusma kuni sulamistemperatuurini (0 o C), siis algab sulamisprotsess, kuid samal ajal jää temperatuur ei tõuse ja alles pärast kogu jää sulamisprotsessi lõppu hakkab tekkiva vee temperatuur tõusma.

Riis. 5. Jää sulamine.

Definitsioon.Sulamine- tahkest olekust vedelaks ülemineku protsess. See protsess toimub püsival temperatuuril.

Temperatuuri, mille juures aine sulab, nimetatakse sulamistemperatuuriks ja see on paljude tahkete ainete mõõdetud väärtus ja seega ka tabeliväärtus. Näiteks jää sulamistemperatuur on 0 o C ja kulla sulamistemperatuur 1100 o C.

Mugavalt käsitletakse ka sulamisele vastupidist protsessi – kristalliseerumisprotsessi – vee külmutamise ja jääks muutmise näitel. Kui võtate katseklaasi veega ja hakkate seda jahutama, siis esmalt jälgite vee temperatuuri langust, kuni see jõuab 0 o C-ni, seejärel külmub see konstantsel temperatuuril (joonis 6) ja pärast täielikku külmumist. , moodustunud jää edasine jahutamine.

Riis. 6. Vee külmutamine.

Kui kirjeldatud protsesse vaadelda keha siseenergia seisukohalt, siis sulamise ajal kulub kogu kehale saadav energia kristallvõre hävitamisele ja molekulidevaheliste sidemete nõrgenemisele, seega ei kulu energiat temperatuuri muutmisele. , vaid aine struktuuri muutmisel ja selle osakeste vastastikmõjul. Kristalliseerumisprotsessi käigus toimub energiavahetus vastupidises suunas: keha eraldab keskkonda soojust ja selle siseenergia väheneb, mis viib osakeste liikuvuse vähenemiseni, nendevahelise interaktsiooni suurenemiseni ja tahkestumiseni. keha.

Kasulik on aine sulamise ja kristalliseerumise protsesside graafiline kujutamine graafikul (joonis 7).

Graafiku teljed on: abstsissteljel on aeg, ordinaatteljel on aine temperatuur. Uuritava ainena võtame negatiivse temperatuuriga jääd, st jääd, mis soojuse saamisel kohe sulama ei hakka, vaid kuumutatakse sulamistemperatuurini. Kirjeldame graafiku piirkondi, mis esindavad üksikuid termilisi protsesse:

Algseisund - a: jää kuumutamine sulamistemperatuurini 0 o C;

a - b: sulamisprotsess konstantsel temperatuuril 0 o C;

b - kindla temperatuuriga punkt: jääst moodustunud vee kuumutamine teatud temperatuurini;

Teatud temperatuuriga punkt - c: vee jahutamine külmumistemperatuurini 0 o C;

c - d: vee külmutamise protsess konstantsel temperatuuril 0 o C;

d - lõppseisund: jää jahutamine teatud negatiivse temperatuurini.

Täna vaatlesime erinevaid aine olekuid ja pöörasime tähelepanu protsessidele nagu sulamine ja kristalliseerumine. Järgmises tunnis käsitleme ainete sulamis- ja tahkumisprotsessi peamist omadust – sulamiserisoojust.

1. Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. /Toim. Orlova V. A., Roizena I. I. Füüsika 8. - M.: Mnemosyne.

2. Peryshkin A.V. Füüsika 8. - M.: Bustard, 2010.

3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Füüsika 8. - M.: Haridus.

1. Akadeemiku teemalised sõnaraamatud ja entsüklopeediad ().

2. Loengute kursus “Molekulaarfüüsika ja termodünaamika” ().

3. Tveri piirkonna piirkondlik kogu ().

1. Leht 31: küsimused nr 1-4; lk 32: küsimused nr 1-3; lk 33: harjutused nr 1-5; lk 34: küsimused nr 1-3. Peryshkin A.V. Füüsika 8. - M.: Bustard, 2010.

2. Jäätükk ujub veepannil. Mis tingimusel see ei sula?

3. Sulamise ajal jääb kristalse keha temperatuur muutumatuks. Mis juhtub keha siseenergiaga?

4. Kogenud aednikud, kevadiste öökülmade korral viljapuude õitsemise ajal, kastke oksi õhtul ohtralt. Miks vähendab see oluliselt tulevase saagi kaotamise ohtu?

Sulamine

Sulamine on aine muundamise protsess tahkest ainest vedelaks.

Vaatlused näitavad, et kui purustatud jää, mille temperatuur on näiteks 10 ° C, jäetakse sooja ruumi, tõuseb selle temperatuur. 0 °C juures hakkab jää sulama ja temperatuur ei muutu enne, kui kogu jää muutub vedelaks. Pärast seda tõuseb jääst moodustunud vee temperatuur.

See tähendab, et kristalsed kehad, mille hulka kuulub ka jää, sulavad teatud temperatuuril, mida nimetatakse sulamispunkt. Oluline on, et sulamisprotsessi käigus jääks kristalse aine ja selle sulamisel tekkiva vedeliku temperatuur muutumatuks.

Eespool kirjeldatud katses sai jää teatud koguse soojust, selle siseenergia suurenes molekulide liikumise keskmise kineetilise energia suurenemise tõttu. Seejärel jää sulas, selle temperatuur ei muutunud, kuigi jää sai teatud koguse soojust. Järelikult selle siseenergia suurenes, kuid mitte kineetilise, vaid molekulide interaktsiooni potentsiaalse energia tõttu. Väljast saadav energia kulub kristallvõre hävitamisele. Iga kristalne keha sulab sarnasel viisil.

Amorfsetel kehadel ei ole kindlat sulamistemperatuuri. Temperatuuri tõustes need järk-järgult pehmenevad, kuni muutuvad vedelaks.

Kristallisatsioon

Kristallisatsioon on aine ülemineku protsess vedelast olekust tahkesse olekusse. Kui vedelik jahtub, eraldab see ümbritsevasse õhku veidi soojust. Sel juhul väheneb selle siseenergia molekulide keskmise kineetilise energia vähenemise tõttu. Teatud temperatuuril algab kristalliseerumisprotsess, mille käigus aine temperatuur ei muutu enne, kui kogu aine muutub tahkeks olekuks. Selle üleminekuga kaasneb teatud koguse soojuse vabanemine ja vastavalt aine siseenergia vähenemine selle molekulide potentsiaalse interaktsioonienergia vähenemise tõttu.

Seega toimub aine üleminek vedelast olekust tahkeks teatud temperatuuril, mida nimetatakse kristalliseerumistemperatuuriks. See temperatuur jääb konstantseks kogu sulamisprotsessi vältel. See on võrdne selle aine sulamistemperatuuriga.

Joonisel on kujutatud tahke kristalse aine temperatuuri ja aja graafikut selle kuumutamisel toatemperatuurist sulamistemperatuurini, sulamisel, aine vedelas olekus kuumutamisel, vedela aine jahutamisel, kristalliseerumisel ja sellele järgneval aine jahutamisel. tahkes olekus.

Eriline sulamissoojus

Erinevatel kristallilistel ainetel on erinev struktuur. Sellest tulenevalt on tahke aine kristallvõre sulamistemperatuuril hävitamiseks vaja anda sellele erinev kogus soojust.

Eriline sulamissoojus- see on soojushulk, mis tuleb anda 1 kg kristallilisele ainele, et see sulamistemperatuuril vedelikuks muutuks. Kogemused näitavad, et sulamise erisoojus on võrdne kristalliseerumise erisoojus .

Erisulamissoojus on tähistatud tähega λ . Erisulamissoojuse ühik - [λ] = 1 J/kg.

Kristalliliste ainete erisulamissoojuse väärtused on toodud tabelis. Alumiiniumi erisoojus on 3,9*10 5 J/kg. See tähendab, et 1 kg alumiiniumi sulatamiseks sulamistemperatuuril on vaja kulutada soojust 3,9 * 10 5 J. Sama väärtus võrdub 1 kg alumiiniumi siseenergia suurenemisega.

Soojuse hulga arvutamiseks K mis on vajalik massilise aine sulatamiseks m, mis on võetud sulamistemperatuuril, järgib sulamise erisoojust λ korrutatuna aine massiga: Q = λm.

Sama valemi abil arvutatakse vedeliku kristalliseerumisel vabanev soojushulk.

Tunni kokkuvõte “Sulamine ja kristalliseerumine. Eriline sulamissoojus".

Suurt tähelepanu pöörati vedelike ja gaaside vastastikusele muundumisele. Nüüd kaaluge tahkete ainete muutumist vedelikeks ja vedelike muutumist tahketeks.

Kristallkehade sulamine

Sulamine on aine muundamine tahkest ainest vedelaks.

Kristalliliste ja amorfsete tahkete ainete sulamisel on oluline erinevus. Selleks, et kristalne keha hakkaks sulama, tuleb see kuumutada iga aine jaoks üsna spetsiifilise temperatuurini, mida nimetatakse sulamistemperatuuriks.

Näiteks normaalsel atmosfäärirõhul on jää sulamistemperatuur 0 °C, naftaleen - 80 °C, vask - 1083 °C, volfram - 3380 °C.

Keha sulamiseks ei piisa selle kuumutamisest sulamistemperatuurini; on vaja jätkata selle tarnimist soojusega, st suurendada selle sisemist energiat. Sulamise ajal kristalse keha temperatuur ei muutu.

Kui keha kuumutamist jätkatakse pärast selle sulamist, tõuseb selle sula temperatuur. Seda saab illustreerida kehatemperatuuri sõltuvuse graafikuga selle kuumutamise ajast (joonis 8.27). Süžee AB vastab tahke horisontaalse sektsiooni kuumutamisele Päike- sulamisprotsess ja -ala CD - sulatise kuumutamine. Graafiku lõikude kõverus ja kalle AB Ja CD sõltuvad protsessi tingimustest (kuumutatud keha mass, küttekeha võimsus jne).

Kristallilise keha üleminek tahkest olekust vedelasse toimub järsult, järsult – kas vedelas või tahkes olekus.

Amorfsete kehade sulamine

Amorfsed kehad ei käitu üldse nii. Kuumutamisel pehmenevad need temperatuuri tõustes järk-järgult ja muutuvad lõpuks vedelaks, jäädes homogeenseks kogu kuumutamisaja jooksul. Tahkest ainest vedelaks üleminekuks ei ole kindlat temperatuuri. Joonis 8.28 näitab temperatuuri ja aja graafikut amorfse keha üleminekul tahkest kehast vedelaks.

Kristalliliste ja amorfsete kehade tahkumine

Aine üleminekut vedelast olekusse tahkeks nimetatakse tahkumiseks või kristalliseerumiseks(kristallkehade jaoks).

Samuti on oluline erinevus kristalsete ja amorfsete kehade tahkumisel. Sulakristallkeha (sula) jahutamisel püsib see vedelas olekus, kuni selle temperatuur langeb teatud väärtuseni. Sellel temperatuuril, mida nimetatakse kristalliseerumistemperatuuriks, hakkab keha kristalliseeruma. Kristallilise keha temperatuur ei muutu tahkumisel. Seda on näidanud arvukad tähelepanekud Kristallilised kehad sulavad ja tahkuvad iga aine jaoks määratud samal temperatuuril. Keha edasisel jahutamisel, kui kogu sula on tahkunud, langeb kehatemperatuur taas. Seda illustreerib kehatemperatuuri sõltuvuse graafik selle jahtumise ajast (joonis 8.29). Süžee A 1 IN 1 vastab vedelikjahutusele, horisontaalne sektsioon IN 1 KOOS 1 - kristallisatsiooniprotsess ja piirkond C 1 D 1 - kristalliseerumisel tekkiva tahke aine jahutamine.

Samuti lähevad ained kristalliseerumisel järsult ilma vahepealsete olekuteta vedelast tahkeks.

Amorfse keha, näiteks vaigu, kõvenemine toimub järk-järgult ja võrdselt kõigis selle osades; vaik jääb homogeenseks, s.t amorfsete kehade kõvenemine on vaid nende järkjärguline paksenemine. Konkreetset kõvenemistemperatuuri ei ole. Joonisel 8.30 on kujutatud kõveneva vaigu temperatuuri ja aja graafikut.

Seega amorfsetel ainetel puudub kindel temperatuur, sulamine ja tahkumine.

Peaaegu igat tüüpi polümeere, mida tööstus- ja ehitusmaterjalide ja toodete turul leidub, saab toota ka kujul vedelad kahekomponendilised segud, emailid ja lahused. Need materjalid on pooltooted kõvade katete, keerukate konstruktsioonide osade ja elementide edasiseks tootmiseks. Pooltoodetel on lai kasutusala alates suuremahulisest tööstuslikust tootmisest kuni individuaalsete majapidamisvajadusteni.

Vedelplastide liigid ja kasutusotstarve

Mõiste "vedel plast" on tavapärane nimetus tervele plastirühmale, mis on toodetud esialgse vedela massina, mis pärast vormidesse või kattepindadesse valamist omandab tahke sünteetilise materjali omadused.

Keemilised reaktsioonid, mis käivitavad materjali kõvenemise, toimuvad õhu mõjul. Sõltuvalt segu tüübist võib protsess toimuda normaalsel ümbritseval temperatuuril või kõrgendatud temperatuuril. Peamised tüübid on järgmised:

• Vedelplastvärvid on universaalne kattekiht igat tüüpi pindadele, mis kaitsevad usaldusväärselt tooteid, osi ja mahuteid keemiliselt agressiivsete vedelike, mehaaniliste löökide, korrosiooni mõjude eest ning annavad konstruktsioonidele dekoratiivsed ja esteetilised omadused. Värvid on polüuretaani, akrüüli või alküüdide segud värvainete ja plastifitseerivate lisanditega. Tavaliselt kasutatakse lahustitena orgaanilisi ühendeid.
• Vuukide tihendamiseks, pragude ja aukude täitmiseks kasutatavad polümeerkompositsioonid ületavad oma tehniliste omaduste poolest oluliselt tavapäraselt kasutatavaid silikoonhermeetikuid. Lähteaine on pasta konsistentsiga ning pärast kõvenemist omandab tahke polümeeri tugevuse ja elastsuse.
• Külmpolümerisatsiooniga survevaluplastid on vedelad kahekomponendilised kompositsioonid, segamisel toimub vabas õhus kõvenemine. Kompositsioon polümeriseerub normaalsel ümbritseval temperatuuril lühikese aja jooksul. Materjal sobib ideaalselt erinevate keerukate kujundite valamiseks, kuna kordab maatriksi pisemaidki detaile.
• Autole mõeldud vedelplast kantakse kerele, et säilitada värvkatet, kaitsta mikropragude tekke eest ning kaitsta metalli rooste ja mehaaniliste kahjustuste eest. Polümeerkate hoiab ära auto “loomuliku” värvi tuhmumise ning suurendab kere sära ja uudsuse efekti.

Vedelate polümeeride pealekandmine

Tänu kõrgeimatele tehnilistele omadustele, töömugavusele ja valmistatavusele Tihti kasutatakse survevaluplasti mitmesuguste kunstliku ja loodusliku päritoluga ehitusmaterjalide asemel. Mõnda vedelate polümeeride kasutusvaldkondi tasub üksikasjalikult kaaluda.

Polüuretaanist põrandakate

Traditsiooniliselt on tööstushoonete põrandatel 6x6 m suurusteks kaartideks lõigatud betoon- või mosaiikkate Sõltuvalt tehnoloogiliste protsesside tüübist võivad töökodades põrandad olla ka plaaditud, neil on tõhustatud hüdroisolatsioon ja muud tehnilised omadused.

Viimasel ajal on polüuretaanist isetasanduvad põrandad muutunud üha populaarsemaks. Polümeerpõrandakattel on järgmised iseloomulikud omadused:

• kõrge kulumiskindlus ja tugevus, mis võimaldab katet kasutada kahveltõstukite, autode ja isegi veoautode läbisõidupinnana;
• kõrge hooldatavus, mis annab võimaluse kahjustatud alad kiiresti ja tõhusalt taastada. Selleks kasutatakse külmkõvastuvat vedelat plastikut;
• suurepärased hüdroisolatsiooniomadused, mis võimaldavad seda põrandakatet kasutada märgade tehnoloogiliste protsessidega ruumides;
• vastupidavus ultraviolettkiirgusele;
• töötamise võimalus keemiliselt agressiivse keskkonna juuresolekul;
• vastupidavus tehniliste vedelike, näiteks lahustite, kütuste ja määrdeainete jt leketele;
• võime panna polümeerkompositsiooni peaaegu igale pinnale - betoon, tsement, puit, kivialus, metallplaadid;
• polüuretaankattega põrandaid on lihtne kasutada ning neid on lihtne käsitsi ja mehaaniliselt pesta ja puhastada;
• põrandaid saab kasutada nii köetavates kui ka kütmata ruumides, samuti ruumides, kus on kõrge õhuniiskus ja äkilised temperatuurimuutused;
• betoonpõrandate polüuretaankate on kõrgete esteetiliste omadustega ning annab ruumile korraliku ja kaasaegse ilme.

Vormitud polümeerkatteid saab paigaldada nii siseruumidesse kui ka avatud ruumidesse (tooraine ja valmistoodangu avatud laod, parklad, tenniseväljakud, rulluisutamis-, kardisõidu- ja muud tehnika- ja spordirajatised). Vedelplasti saab kasutada asfaltkatte kandmiseks teemärgistusena.

Lisaks tänavahoonekonstruktsioonide, astmete, treppide, piirdeaedade ja erinevate arhitektuursete väikevormide viimistlemiseks mõeldud polüuretaankatetele saab kasutada ka polümeer-alküüdipõhiseid värve.

Selliste kompositsioonide kasutamine ei nõua hoolikat pinna ettevalmistamist ja kaitseb konstruktsioone usaldusväärselt korrosiooni, mehaaniliste koormuste, löökide ja löökide eest. Katet on lihtne tolmust ja mustusest puhastada ning see on kauni ja atraktiivse välimusega.

Vedel plastik akendele

Üks suhteliselt uus vedelplasti kasutusvaldkond on plastikakende ja uste kinnitussõlmede tihendamine. Polüvinüülkloriidliimide kasutamine nendel eesmärkidel asendab järk-järgult traditsioonilisi silikoonhermeetikuid ja -mastikseid.

Erinevalt silikoonist siseneb pragusid täitev vedel polüvinüülkloriid plastaknakonstruktsioonidega keemilise sidemesse, alustades osade keemilise keevitamise protsessi. Polümerisatsiooniprotsessi lõpus moodustub tugev homogeenne plastiline struktuur, millel ei ole selgelt määratletud sidemete piire.

Akende voolavatel polümeerisegudel võib olla erinevaid värve ja toone. Saadaval on läbipaistvad materjalid. Kõvenenud materjal ei pleeki ega kahane aja jooksul, mis muudab tihendi paremaks ja vastupidavamaks kui silikoontäidis.

Pritsevormitud kahekomponentsed plastikud

Üks populaarsemaid vedelate polümeeride segude kasutusvaldkondi on erinevate osade tootmine valades materjali sobivatesse vormidesse. Valamiseks mõeldud vedelplast on kahekomponendiline segu, mis koosneb alusest ja kõvendist, mis üksteisega suheldes moodustavad. Materjali kasutatakse laialdaselt selliste toodete valmistamiseks:

• ehituskivid;
• fassaadikonstruktsioonid;
• reljeefsed dekoratiivsed elemendid;
• skulptuurid, maskid ja muud kolmemõõtmelised kunstitooted;
• rullid, rullid, rattad;
• plaadid metallkonstruktsioonide vooderdamiseks;
• konteinerite ja mahutite keemiliselt vastupidavad voodrielemendid;
• meditsiinilised proteesid;
• vibratsioonivastased puksid, tihendid ja kinnitused.

Pärast vormidesse valamist kahekomponentne vedel plastik polümeriseerub ja kõveneb, korrates täpselt maatriksi pisemaid detaile. Pärast vormist eemaldamist saab toote pinda täiendavalt mehaaniliselt või käsitsi viimistleda.

Töötlemise lihtsus muudab selle materjali populaarseks loominguliste spetsialistide seas.

Survevormimispolümeeride tüübid ja kaubamärgid erinevad kõvenemiskiiruse, tiheduse, plastilisuse, tugevuse, kõvaduse, aga ka värvide ja läbipaistvuse taseme poolest. Vedelplasti valamisel saadud tooted on oma omadustelt paremad kui kummist, kummist, kipsist ja betoonisegust valmistatud tooted.

Temperatuuri langedes võib aine muutuda vedelast tahkeks.

Seda protsessi nimetatakse tahkumiseks või kristalliseerumiseks.
Aine tahkumisel eraldub sama palju soojust, mis sulamisel neeldub.

Sulamise ja kristalliseerumise soojushulga arvutusvalemid on samad.

Sama aine sulamis- ja tahkumistemperatuurid, kui rõhk ei muutu, on samad.
Aine temperatuur kogu kristalliseerumisprotsessi jooksul ei muutu ja see võib eksisteerida samaaegselt nii vedelas kui ka tahkes olekus.

VAATA RAAMATURIIULIT

HUVITAV KRISTALLISEERIMISEST

Värviline jää?

Kui lisate plastklaasile veele veidi värvi või teelehti, segate ja pärast värvilise lahuse saamist keerate klaasi peale ja jätate selle härmatise kätte, siis hakkab põhjast jääkihti tekkima. pinnale. Kuid ärge oodake värvilist jääd!

Seal, kus vesi hakkas jäätuma, tekib täiesti läbipaistev jääkiht. Selle ülemine osa on värviline ja isegi tugevam kui algne lahendus. Kui värvi kontsentratsioon oli väga kõrge, võib jää pinnale jääda selle lahuse lomp.
Fakt on see, et värvi- ja soolalahustes tekib läbipaistev värske jää, kuna... kasvavad kristallid tõrjuvad välja kõik kõrvalised aatomid ja lisandimolekulid, püüdes luua ideaalset võre nii kaua kui võimalik. Alles siis, kui lisanditel pole kuhugi minna, hakkab jää neid oma struktuuri lülitama või jätab need kontsentreeritud vedelikuga kapslite kujule. Seetõttu on merejää värske ning ka kõige mustemad lombid on kaetud läbipaistva ja puhta jääga.

Mis temperatuuril vesi külmub?

Kas alati on null kraadi?
Kui aga valada keedetud vesi absoluutselt puhtasse ja kuiva klaasi ja asetada see aknast välja külma miinus 2-5 kraadi C, kattes puhta klaasiga ja kaitstes otsese päikesevalguse eest, siis mõne tunni pärast klaasi sisu jahtub alla nulli, kuid jääb vedelaks.
Kui avate seejärel klaasi ja viskate vette tüki jääd või lund või isegi lihtsalt tolmu, siis sõna otseses mõttes jäätub vesi teie silme all hetkega, võrsudes kogu mahu ulatuses pikki kristalle.

Miks?
Vedeliku muundumine kristalliks toimub peamiselt lisandite ja ebahomogeensuse tõttu - tolmuosakesed, õhumullid, anuma seinte ebatasasused. Puhtal vees ei ole kristallisatsioonikeskusi ja see võib vedelaks jäädes ülejahtuda. Nii oli võimalik viia vee temperatuur miinus 70°C-ni.

Kuidas see looduses juhtub?

Hilissügisel hakkavad väga puhtad jõed ja ojad põhjast jäätuma. Läbi puhta veekihi on selgelt näha, et põhjas olevad vetikad ja triivpuit on kinni kasvanud lahtise jääkihiga. Mingil hetkel ujub see põhjajää üles ja veepind seob hetkega jääkooriku.

Ülemiste veekihtide temperatuur on madalam kui sügavates ja külmumine tundub algavat pinnalt. Puhas vesi külmub aga vastumeelselt ja jää tekib eelkõige seal, kus on muda suspensioon ja kõva pind – põhja lähedal.

Koskedest ja paisudest allavoolu tekib sageli käsnjas sisemaa jäämass, mis kasvab vahutavas vees. Pinnale tõustes ummistab see kohati kogu jõesängi, moodustades nn ummikuid, mis võivad jõe isegi paisuda.

Miks on jää kergem kui vesi?

Jää sees on palju õhuga täidetud poore ja tühimikke, kuid see ei ole põhjus, mis seletaks asjaolu, et jää on veest kergem. Jää ja ilma mikroskoopiliste poorideta
selle tihedus on endiselt väiksem kui vee tihedus. See kõik puudutab jää sisemise struktuuri iseärasusi. Jääkristallides paiknevad veemolekulid kristallvõre sõlmedes nii, et igaühel on neli "naabrit".

Vesi seevastu pole kristalse struktuuriga ning vedelikus asuvad molekulid üksteisele lähemal kui kristallis, s.t. vesi on tihedam kui jää.
Algul säilitavad jää sulamisel vabanenud molekulid veel kristallvõre struktuuri ja vee tihedus jääb madalaks, kuid järk-järgult kristallvõre hävib ja vee tihedus suureneb.
Temperatuuril + 4°C saavutab vee tihedus maksimumi ja hakkab seejärel temperatuuri tõustes molekulide soojusliikumise kiiruse suurenemise tõttu vähenema.

Kuidas loik külmub?

Jahtumisel muutuvad ülemised veekihid tihedamaks ja vajuvad alla. Nende koha võtab sisse tihedam vesi. See segamine toimub seni, kuni vee temperatuur langeb +4 kraadini Celsiuse järgi. Sellel temperatuuril on vee tihedus maksimaalne.
Temperatuuri edasisel langusel võivad vee ülemised kihid rohkem kokku suruda ning järk-järgult 0 kraadini jahtudes hakkab vesi jäätuma.

Sügisel on õhutemperatuur öösel ja päeval väga erinev, mistõttu jää jäätub kihiti.
Jää alumine pind külmuval lombil on väga sarnane puutüve ristlõikega:
kontsentrilised rõngad on nähtavad. Jäärõngaste laiuse järgi saab hinnata ilma. Tavaliselt hakkab lomp juba servadest jäätuma, sest... sügavust on seal vähem. Saadud rõngaste pindala väheneb, kui nad keskpunktile lähenevad.

HUVITAV

Et hoonete maa-aluse osa torustikes külmub vesi sageli mitte pakases, vaid sulas!
Selle põhjuseks on pinnase halb soojusjuhtivus. Soojus läbib maapinda nii aeglaselt, et mulla minimaalne temperatuur saabub hiljem kui maapinnal. Mida sügavam, seda suurem on viivitus. Sageli pole külmade ajal mullal aega jahtuda ja alles siis, kui maapinnal on sula, jõuab külm maa alla.

Et kui vesi kinnises pudelis külmub, lõhub see selle. Mis juhtub klaasiga, kui külmutad selles vett? Kui vesi külmub, laieneb see mitte ainult ülespoole, vaid ka külgedele ja klaas kahaneb. See viib ikkagi klaasi hävimiseni!

KAS SA TEADSID

On teada juhtum, kui sügavkülmas hästi jahutatud Narzani pudeli sisu, mis kuumal suvepäeval avatud, muutus hetkega jäätükiks.

Huvitavalt käitub metall "malm", mis kristalliseerumisel paisub. See võimaldab seda kasutada materjalina õhukeste pitsvõrede ja väikeste lauaskulptuuride kunstiliseks valamiseks. Kõvenedes, paisudes täidab malm ju kõik, ka vormi kõige õhemad detailid.

Kubanis valmistatakse talvel kangeid jooke - vymorozki. Selleks pannakse vein külma kätte. Vesi külmub kõigepealt, jättes järele kontsentreeritud alkoholilahuse. See tühjendatakse ja toimingut korratakse, kuni saavutatakse soovitud tugevus. Mida kõrgem on alkoholi kontsentratsioon, seda madalam on külmumistemperatuur.

Suurim inimeste registreeritud rahekivi sadas USA-s Kansases. Selle kaal oli peaaegu 700 grammi.

Gaasilises olekus hapnik muutub temperatuuril miinus 183 kraadi C vedelikuks ja temperatuuril miinus 218,6 kraadi C saadakse tahket hapnikku vedelikust

Vanasti kasutasid inimesed toidu hoidmiseks jääd. Carl von Linde lõi esimese kodukülmiku, mille jõuallikaks oli aurumasin, mis pumpas torude kaudu freoongaasi. Külmiku taga torudes olev gaas kondenseerus ja muutus vedelikuks. Külmiku sees aurustus vedel freoon ja selle temperatuur langes järsult, jahutades külmikukambrit. Alles 1923. aastal lõid Rootsi leiutajad Balzen von Platen ja Karl Muntens esimese elektrikülmiku, milles freoon muutub vedelikust gaasiks ja võtab külmikus olevast õhust soojust.

SEE ON JAH

Põlevasse bensiini visatud mitu kuiva jäätükki kustutavad tulekahju.
Seal on jää, mis põletaks teie sõrmed, kui saaksite seda puudutada. See saadakse väga kõrge rõhu all, mille juures vesi muutub tugevasti üle 0 kraadi Celsiuse järgi tahkeks olekuks.