Vrste i područja uporabe tekuće plastike. Taljenje i kristalizacija Proces skrućivanja

Predstavljamo vam video lekciju na temu „Taljenje i skrućivanje kristalnih tijela. Raspored taljenja i skrućivanja." Ovdje započinjemo proučavanje nove široke teme: “Agregatna stanja tvari.” Ovdje ćemo definirati koncept agregatnog stanja i razmotriti primjere takvih tijela. I pogledajmo kako se zovu i što su procesi u kojima tvari prelaze iz jednog agregatnog stanja u drugo. Zadržimo se detaljnije na procesima taljenja i kristalizacije krutih tvari i nacrtajmo temperaturni grafikon takvih procesa.

Tema: Agregatna stanja tvari

Lekcija: Taljenje i skrućivanje kristalnih tijela. Raspored taljenja i skrućivanja

Amorfna tijela- tijela u kojima su atomi i molekule raspoređeni na određeni način samo u blizini područja koje se razmatra. Ova vrsta rasporeda čestica naziva se poredak kratkog dometa.

Tekućine- tvari bez uređene strukture rasporeda čestica, molekule u tekućinama se slobodnije gibaju, a međumolekulske sile su slabije nego u čvrstim tijelima. Najvažnije svojstvo: zadržavaju volumen, lako mijenjaju oblik i zbog svoje fluidnosti poprimaju oblik posude u kojoj se nalaze (slika 3).

Riža. 3. Tekućina poprima oblik tikvice ()

Plinovi- tvari čije molekule međusobno slabo djeluju i kaotično se kreću, često se sudarajući jedna s drugom. Najvažnije svojstvo: ne zadržavaju volumen i oblik te zauzimaju cijeli volumen posude u kojoj se nalaze.

Važno je znati i razumjeti kako dolazi do prijelaza između stanja tvari. Dijagram takvih prijelaza prikazujemo na slici 4.

1 - taljenje;

2 - otvrdnjavanje (kristalizacija);

3 - isparavanje: isparavanje ili vrenje;

4 - kondenzacija;

5 - sublimacija (sublimacija) - prijelaz iz krutog u plinovito stanje, zaobilazeći tekućinu;

6 - desublimacija - prijelaz iz plinovitog stanja u čvrsto stanje, zaobilazeći tekuće stanje.

U današnjoj lekciji obratit ćemo pozornost na procese kao što su taljenje i skrućivanje kristalnih tijela. Prikladno je započeti razmatranje takvih procesa na primjeru najčešćeg topljenja i kristalizacije leda u prirodi.

Stavite li led u tikvicu i počnete ga zagrijavati plamenikom (slika 5), ​​primijetit ćete da će njegova temperatura početi rasti sve dok ne dosegne temperaturu taljenja (0 o C), tada će započeti proces taljenja, ali pritom se temperatura leda neće povećavati, a tek nakon što se završi proces otapanja cijelog leda, temperatura nastale vode počet će rasti.

Riža. 5. Topljenje leda.

Definicija.Topljenje- proces prijelaza iz krutog u tekuće stanje. Ovaj se proces odvija pri konstantnoj temperaturi.

Temperatura pri kojoj se tvar tali naziva se talištem i izmjerena je vrijednost za mnoge krute tvari, pa stoga i tablična vrijednost. Na primjer, točka topljenja leda je 0 o C, a točka topljenja zlata je 1100 o C.

Proces obrnut od topljenja - proces kristalizacije - također se prikladno razmatra na primjeru smrzavanja vode i njenog pretvaranja u led. Ako uzmete epruvetu s vodom i počnete je hladiti, prvo ćete primijetiti pad temperature vode dok ne dosegne 0 o C, a zatim se smrzava na konstantnoj temperaturi (slika 6), a nakon potpunog smrzavanja , daljnje hlađenje formiranog leda.

Riža. 6. Smrzavanje vode.

Ako se opisani procesi promatraju sa stajališta unutarnje energije tijela, tada se tijekom taljenja sva energija koju tijelo primi troši na uništavanje kristalne rešetke i slabljenje međumolekulskih veza, dakle, energija se troši ne na promjenu temperature. , već na promjenu strukture tvari i međudjelovanje njezinih čestica. Tijekom procesa kristalizacije dolazi do izmjene energije u suprotnom smjeru: tijelo predaje toplinu okolini, a njegova unutarnja energija se smanjuje, što dovodi do smanjenja pokretljivosti čestica, povećanja međudjelovanja među njima i skrućivanja čestica. tijelo.

Korisno je znati grafički prikazati procese taljenja i kristalizacije tvari na grafu (slika 7).

Osi grafa su: os apscisa je vrijeme, os ordinata je temperatura tvari. Kao tvar koju proučavamo uzet ćemo led negativne temperature, odnosno led koji se nakon primanja topline neće odmah početi topiti, već će se zagrijati do temperature taljenja. Opišimo na grafu područja koja predstavljaju pojedine toplinske procese:

Početno stanje - a: zagrijavanje leda do tališta 0 o C;

a - b: proces taljenja pri konstantnoj temperaturi od 0 o C;

b - točka s određenom temperaturom: zagrijavanje vode nastale iz leda na određenu temperaturu;

Točka s određenom temperaturom - c: hlađenje vode do ledišta od 0 o C;

c - d: proces smrzavanja vode pri konstantnoj temperaturi od 0 o C;

d - konačno stanje: hlađenje leda na određenu negativnu temperaturu.

Danas smo promatrali razna agregatna stanja i obratili pozornost na procese kao što su taljenje i kristalizacija. U sljedećoj lekciji raspravljat ćemo o glavnoj karakteristici procesa taljenja i skrućivanja tvari - specifičnoj toplini taljenja.

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

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

3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fizika 8. - M.: Obrazovanje.

1. Rječnici i enciklopedije o akademiku ().

2. Tečaj predavanja “Molekularna fizika i termodinamika” ().

3. Regionalna zbirka regije Tver ().

1. Stranica 31: pitanja br. 1-4; strana 32: pitanja br. 1-3; stranica 33: vježbe br. 1-5; strana 34: pitanja br. 1-3. Peryshkin A.V. Fizika 8. - M.: Bustard, 2010.

2. Komad leda pluta u posudi s vodom. Pod kojim se uvjetom neće otopiti?

3. Tijekom taljenja temperatura kristalnog tijela ostaje nepromijenjena. Što se događa s unutarnjom energijom tijela?

4. Iskusni vrtlari, u slučaju proljetnih noćnih mrazeva tijekom cvatnje voćaka, grane obilno zaliju navečer. Zašto ovo značajno smanjuje rizik od gubitka budućih usjeva?

Topljenje

Topljenje je proces pretvaranja tvari iz krutine u tekućinu.

Promatranja pokazuju da ako smrvljeni led, koji ima temperaturu od, na primjer, 10 °C, ostavimo u toploj prostoriji, njegova temperatura će se povećati. Na 0 °C led će se početi topiti, a temperatura se neće promijeniti sve dok se sav led ne pretvori u tekućinu. Nakon toga, temperatura vode formirane od leda će se povećati.

To znači da se kristalna tijela, u koja spada i led, tope na određenoj temperaturi, koja se tzv talište. Važno je da tijekom procesa taljenja temperatura kristalne tvari i tekućine nastale tijekom njenog taljenja ostane nepromijenjena.

U gore opisanom pokusu, led je dobio određenu količinu topline, njegova unutarnja energija se povećala zbog povećanja prosječne kinetičke energije molekularnog gibanja. Tada se led otopio, njegova temperatura se nije promijenila, iako je led primio određenu količinu topline. Posljedično se povećala njegova unutarnja energija, ali ne zbog kinetičke, već zbog potencijalne energije međudjelovanja molekula. Energija primljena izvana troši se na uništavanje kristalne rešetke. Svako kristalno tijelo topi se na sličan način.

Amorfna tijela nemaju određeno talište. Kako se temperatura povećava, postupno omekšavaju dok se ne pretvore u tekućinu.

Kristalizacija

Kristalizacija je proces prelaska tvari iz tekućeg stanja u čvrsto stanje. Kako se tekućina hladi, otpustit će nešto topline u okolni zrak. U tom će se slučaju njegova unutarnja energija smanjiti zbog smanjenja prosječne kinetičke energije njegovih molekula. Na određenoj temperaturi započinje proces kristalizacije, pri čemu se temperatura tvari neće mijenjati sve dok cijela tvar ne prijeđe u čvrsto stanje. Ovaj prijelaz prati oslobađanje određene količine topline i, sukladno tome, smanjenje unutarnje energije tvari zbog smanjenja potencijalne energije interakcije njegovih molekula.

Dakle, prijelaz tvari iz tekućeg stanja u čvrsto stanje događa se na određenoj temperaturi, koja se naziva temperatura kristalizacije. Ova temperatura ostaje konstantna tijekom procesa taljenja. Jednaka je talištu ove tvari.

Na slici je prikazan graf ovisnosti temperature krute kristalne tvari u vremenu tijekom zagrijavanja od sobne temperature do tališta, taljenja, zagrijavanja tvari u tekućem stanju, hlađenja tekuće tvari, kristalizacije i kasnijeg hlađenja tvari. u čvrstom stanju.

Specifična toplina taljenja

Različite kristalne tvari imaju različite strukture. U skladu s tim, da bi se uništila kristalna rešetka krutine na temperaturi taljenja, potrebno joj je dodijeliti različitu količinu topline.

Specifična toplina taljenja- to je količina topline koja se mora predati 1 kg kristalne tvari da bi se pretvorila u tekućinu na talištu. Iskustvo pokazuje da je specifična toplina taljenja jednaka specifična toplina kristalizacije .

Specifična toplina taljenja označena je slovom λ . Jedinica specifične topline taljenja - [λ] = 1 J/kg.

Vrijednosti specifične topline taljenja kristalnih tvari dane su u tablici. Specifična toplina taljenja aluminija je 3,9*10 5 J/kg. To znači da je za taljenje 1 kg aluminija na temperaturi taljenja potrebno utrošiti količinu topline od 3,9 * 10 5 J. Ista vrijednost jednaka je povećanju unutarnje energije 1 kg aluminija.

Za izračunavanje količine topline Q potreban za taljenje tvari mase m, uzeta na temperaturi taljenja, slijedi specifičnu toplinu taljenja λ pomnoženo s masom tvari: Q = λm.

Ista se formula koristi za izračunavanje količine topline koja se oslobađa tijekom kristalizacije tekućine.

Sažetak lekcije „Taljenje i kristalizacija. Specifična toplina taljenja".

Velika pažnja posvećena je međusobnim transformacijama tekućina i plinova. Sada razmotrite transformaciju krutih tvari u tekućine i tekućina u krutine.

Taljenje kristalnih tijela

Taljenje je pretvorba tvari iz krutine u tekućinu.

Postoji značajna razlika između taljenja kristalnih i amorfnih krutina. Da bi se kristalno tijelo počelo taliti, mora se zagrijati na temperaturu koja je sasvim specifična za svaku tvar, a zove se talište.

Na primjer, pri normalnom atmosferskom tlaku talište leda je 0 °C, naftalena - 80 °C, bakra - 1083 °C, volframa - 3380 °C.

Za taljenje tijela nije dovoljno zagrijati ga do temperature taljenja; potrebno mu je i dalje dovoditi toplinu, tj. povećavati njegovu unutarnju energiju. Tijekom taljenja temperatura kristalnog tijela se ne mijenja.

Ako se tijelo nakon taljenja nastavi zagrijavati, temperatura njegove taline će se povećati. To se može ilustrirati grafom ovisnosti temperature tijela o vremenu njegova zagrijavanja (sl. 8.27). Zemljište AB odgovara zagrijavanju čvrstog, horizontalnog presjeka Sunce- proces i područje topljenja CD - zagrijavanje taline. Zakrivljenost i nagib sekcija grafa AB I CD ovise o uvjetima procesa (masa grijanog tijela, snaga grijača i dr.).

Prijelaz kristalnog tijela iz krutog u tekuće stanje događa se naglo, naglo - ili tekućina ili krutina.

Taljenje amorfnih tijela

Amorfna tijela se uopće ne ponašaju tako. Kada se zagrijavaju, postupno omekšavaju kako temperatura raste i na kraju postaju tekući, ostajući homogeni tijekom cijelog vremena zagrijavanja. Ne postoji određena temperatura za prijelaz iz krutog u tekuće stanje. Slika 8.28 prikazuje graf ovisnosti temperature o vremenu tijekom prijelaza amorfnog tijela iz krutog u tekuće stanje.

Stvrdnjavanje kristalnih i amorfnih tijela

Prijelaz tvari iz tekućeg u čvrsto stanje naziva se skrućivanje ili kristalizacija(za kristalna tijela).

Također postoji značajna razlika između skrućivanja kristalnih i amorfnih tijela. Kada se rastaljeno kristalno tijelo (talina) ohladi, ono ostaje u tekućem stanju sve dok mu temperatura ne padne na određenu vrijednost. Na toj temperaturi, koja se naziva temperatura kristalizacije, tijelo počinje kristalizirati. Temperatura kristalnog tijela ne mijenja se tijekom skrućivanja. Brojna su promatranja pokazala da Kristalna se tijela tale i skrućuju na istoj temperaturi određenoj za svaku tvar. Daljnjim hlađenjem tijela, kada se cijela talina skruti, temperatura tijela će se ponovno smanjiti. To je ilustrirano grafom ovisnosti temperature tijela o vremenu njegova hlađenja (sl. 8.29). Zemljište A 1 U 1 odgovara hlađenju tekućinom, horizontalni presjek U 1 S 1 - proces i područje kristalizacije C 1 D 1 - hlađenje krutine nastale kristalizacijom.

Tvari također prelaze iz tekućeg u kruto tijekom kristalizacije naglo bez međustanja.

Stvrdnjavanje amorfnog tijela, kao što je smola, dolazi postupno i jednako u svim njegovim dijelovima; smola ostaje homogena, tj. Stvrdnjavanje amorfnih tijela je samo njihovo postupno zgušnjavanje. Ne postoji određena temperatura stvrdnjavanja. Slika 8.30 prikazuje graf ovisnosti temperature otvrdnjavajuće smole u odnosu na vrijeme.

Tako, amorfne tvari nemaju određenu temperaturu, taljenje i skrućivanje.

Gotovo sve vrste polimera koje se nalaze na tržištu industrijskih i građevinskih materijala i proizvoda mogu se proizvesti iu obliku tekuće dvokomponentne smjese, emajli i otopine. Ovi materijali su poluproizvodi za daljnju proizvodnju tvrdih prevlaka, dijelova i elemenata složenih konstrukcija. Poluproizvodi imaju široku primjenu, od velike industrijske proizvodnje do individualnih kućanskih potreba.

Vrste i namjena tekuće plastike

Pojam “tekuća plastika” je konvencionalni naziv za cijelu skupinu plastičnih masa proizvedenih u obliku početne tekuće mase, koja nakon ulijevanja u kalupe ili premazivanja površina poprima svojstva čvrstog sintetskog materijala.

Pod utjecajem zraka odvijaju se kemijske reakcije koje pokreću proces stvrdnjavanja materijala. Ovisno o vrsti smjese, proces se može odvijati na normalnoj temperaturi okoline ili na povišenoj temperaturi. Glavne vrste su sljedeće:

• Tekuće plastične boje univerzalni su premaz za sve vrste površina, pouzdano štiteći proizvode, dijelove i spremnike od učinaka kemijski agresivnih tekućina, mehaničkih udara, korozije i dajući strukturama dekorativne i estetske kvalitete. Boje su mješavine poliuretana, akrila ili alkida s dodacima za bojanje i plastificiranje. Kao otapala obično se koriste organski spojevi.
• Polimerni sastavi za brtvljenje spojeva, popunjavanje pukotina i rupa znatno premašuju tehničke karakteristike uobičajeno korištenih silikonskih brtvila. Početni materijal ima konzistenciju paste, a nakon stvrdnjavanja dobiva čvrstoću i elastičnost čvrstog polimera.
• Injekciono lijevana plastika hladnom polimerizacijom je tekući dvokomponentni sastav, pri miješanju se odvija proces stvrdnjavanja na otvorenom. Sastav polimerizira na normalnoj temperaturi okoline kratko vrijeme. Materijal je idealan za lijevanje raznih složenih oblika, jer ponavlja čak i najmanje detalje matrice.
• Tekuća plastika za automobil nanosi se na karoseriju radi očuvanja laka, zaštite od stvaranja mikropukotina i zaštite metala od hrđe i mehaničkih oštećenja. Polimerni premaz sprječava blijeđenje "izvorne" boje automobila i pojačava učinak sjaja i novosti karoserije.

Primjena tekućih polimera

Zahvaljujući najvišim tehničkim karakteristikama, praktičnosti i obradivosti rada često se koristi brizgana plastika umjesto najrazličitijih građevinskih materijala umjetnog i prirodnog podrijetla. Neka područja primjene tekućih polimera vrijedi detaljno razmotriti.

Poliuretanska podna obloga

Tradicionalno, podovi u industrijskim zgradama imaju betonsku ili mozaičnu oblogu izrezanu na kartice 6x6 m, ovisno o vrsti tehnoloških procesa, podovi u radionicama također mogu biti obloženi pločicama, poboljšanom hidroizolacijom i drugim tehničkim karakteristikama.

Nedavno su poliuretanski samonivelirajući podovi postali sve popularniji. Polimerna podna obloga ima sljedeća karakteristična svojstva:

• visoka otpornost na habanje i čvrstoća, što omogućuje da se premaz koristi kao površina za prolaz viličara, automobila, pa čak i kamiona;
• visoka održivost, pružajući mogućnost brzog i učinkovitog obnavljanja oštećenih područja. Za to se koristi tekuća plastika koja se stvrdnjava hladno;
• izvrsne hidroizolacijske karakteristike, koje omogućuju korištenje ovog dizajna podova u sobama s mokrim tehnološkim procesima;
• otpornost na ultraljubičasto zračenje;
• mogućnost rada u prisutnosti kemijski agresivnih okruženja;
• otpornost na izlijevanje tehničkih tekućina, kao što su otapala, goriva i maziva i drugo;
• mogućnost polaganja polimernog sastava na gotovo bilo koju površinu - beton, cement, drvo, kamenu podlogu, metalne ploče;
• podovi obloženi poliuretanom jednostavni su za korištenje i lako se peru i čiste ručno i strojno;
• podovi se mogu koristiti u grijanim i negrijanim prostorijama, kao iu prostorijama s visokom vlagom i naglim promjenama temperature;
• Poliuretanski premaz za betonske podove ima visoke estetske kvalitete i daje prostoriji uredan i moderan izgled.

Lijevane polimerne obloge moguće je postavljati kako u zatvorenim tako i na otvorenim prostorima (otvorena skladišta sirovina i gotovih proizvoda, parkirališta, teniski tereni, površine za rolanje, karting i drugi tehnički i sportski objekti). Tekuća plastika može se koristiti za nanošenje na asfaltne površine kao oznake na cesti.

Osim poliuretanskih premaza za završnu obradu uličnih građevinskih konstrukcija, stepenica, stepenica, ograda i raznih malih arhitektonskih oblika, mogu se koristiti i polimerno-alkidne boje.

Primjena takvih sastava ne zahtijeva pažljivu pripremu površine i pouzdano štiti konstrukcije od korozije, učinaka mehaničkih opterećenja, udaraca i udaraca. Premaz se lako čisti od prašine i prljavštine te ima lijep i atraktivan izgled.

Tekuća plastika za prozore

Jedno od relativno novih područja primjene tekuće plastike je brtvljenje montažnih sklopova plastičnih prozora i vrata. Upotreba polivinilkloridnih ljepila za ove svrhe postupno zamjenjuje tradicionalna silikonska brtvila i mastike.

Za razliku od silikona, tekući polivinil klorid, ispunjavajući pukotine, ulazi u kemijsku vezu s plastičnim prozorskim strukturama, započinjući proces kemijskog zavarivanja dijelova. Na kraju procesa polimerizacije nastaje čvrsta, homogena plastična struktura koja nema jasno definirane granice veze.

Tekuće polimerne smjese za prozore mogu imati različite boje i nijanse. Prozirni materijali su dostupni. Stvrdnuti materijal ne blijedi niti se skuplja tijekom vremena, što brtvu čini boljom i trajnijom od silikonske ispune.

Dvokomponentna brizgana plastika

Jedno od najpopularnijih područja primjene tekućih polimernih smjesa je proizvodnja raznih dijelova izlijevanjem materijala u odgovarajuće kalupe. Tekuća plastika za lijevanje je dvokomponentna smjesa koja se sastoji od baze i učvršćivača, koji se, međusobno djelujući, formiraju. Materijal se široko koristi za proizvodnju takvih proizvoda:

• građevni blokovi;
• fasadne konstrukcije;
• reljefni ukrasni elementi;
• skulpture, maske i drugi trodimenzionalni umjetnički proizvodi;
• valjci, valjci, kotači;
• ploče za oblaganje metalnih konstrukcija;
• kemijski otporni elementi za oblaganje spremnika i spremnika;
• medicinske proteze;
• antivibracijske čahure, brtve i dodatke.

Nakon izlijevanja u kalupe, dvokomponentna tekuća plastika se polimerizira i stvrdnjava, precizno ponavljajući najmanje detalje matrice. Nakon vađenja iz kalupa, površina proizvoda može se dodatno dotjerati mehanički ili ručno.

Jednostavnost obrade čini ovaj materijal popularnim među kreativnim profesionalcima.

Vrste i marke polimera za injekcijsko prešanje razlikuju se po brzini stvrdnjavanja, stupnju gustoće, duktilnosti, čvrstoći, tvrdoći, kao i bojama i stupnju prozirnosti. Proizvodi dobiveni lijevanjem tekuće plastike superiorniji su u performansama od proizvoda od gume, gume, gipsa i betonskih mješavina.

Kako se temperatura smanjuje, tvar može prijeći iz tekućeg u kruto stanje.

Taj se proces naziva skrućivanje ili kristalizacija.
Kada se tvar skrutne, oslobađa se ista količina topline koja se apsorbira kada se tali.

Formule za izračun količine topline tijekom taljenja i kristalizacije su iste.

Temperature taljenja i skrućivanja iste tvari, ako se tlak ne mijenja, jednake su.
Tijekom cijelog procesa kristalizacije temperatura tvari se ne mijenja, a ona može istovremeno postojati iu tekućem iu čvrstom stanju.

POGLEDAJTE POLICU

ZANIMLJIVOSTI O KRISTALIZACIJI

Led u boji?

Ako u plastičnu čašu vode dodate malo boje ili listića čaja, promiješate i, dobivši obojenu otopinu, zamotate čašu odozgo i izložite je mrazu, tada će se početi stvarati sloj leda od dna do površinski. Međutim, nemojte očekivati ​​da ćete dobiti šareni led!

Tamo gdje se voda počela smrzavati, postojat će apsolutno proziran sloj leda. Njegov gornji dio bit će obojen, čak i jači od izvornog rješenja. Ako je koncentracija boje bila vrlo visoka, tada na površini leda može ostati lokva njezine otopine.
Činjenica je da se prozirni svježi led stvara u otopinama boje i soli, jer... rastući kristali istiskuju sve strane atome i molekule nečistoća, pokušavajući izgraditi idealnu rešetku što je duže moguće. Tek kada nečistoće nemaju kamo otići, led ih počinje ugrađivati ​​u svoju strukturu ili ih ostavlja u obliku kapsula s koncentriranom tekućinom. Stoga je morski led svjež, a i najprljavije lokve prekrivene su prozirnim i čistim ledom.

Na kojoj temperaturi se voda smrzava?

Je li uvijek na nula stupnjeva?
Ali ako prokuhanu vodu ulijete u apsolutno čistu i suhu čašu i stavite je izvan prozora na hladnoću na temperaturu od minus 2-5 stupnjeva C, prekrivši je čistim staklom i zaštitivši je od izravne sunčeve svjetlosti, tada nakon nekoliko sati sadržaj čaše će se ohladiti ispod nule, ali će ostati tekući.
Ako tada otvorite čašu i bacite komad leda ili snijega ili čak samo prašinu u vodu, tada će se doslovno pred vašim očima voda trenutno smrznuti, izbijajući dugačke kristale po cijelom volumenu.

Zašto?
Pretvorba tekućine u kristal događa se prvenstveno na nečistoćama i nehomogenostima – česticama prašine, mjehurićima zraka, neravninama na stjenkama posude. Čista voda nema centara kristalizacije i može se prehladiti dok ostaje tekuća. Na taj način je bilo moguće dovesti temperaturu vode do minus 70°C.

Kako se to događa u prirodi?

U kasnu jesen vrlo čiste rijeke i potoci počinju se lediti s dna. Kroz sloj čiste vode jasno se vidi da su alge i naplavljeno drvo na dnu obrasli labavim slojem leda. U nekom trenutku, ovaj donji led ispliva, a površina vode odmah postane okovana ledenom korom.

Temperatura gornjih slojeva vode niža je od dubokih, a smrzavanje kao da počinje s površine. Međutim, čista voda nevoljko se smrzava, a led se prvenstveno formira tamo gdje postoji suspenzija mulja i tvrda površina - blizu dna.

Nizvodno od vodopada i preljeva brana često se pojavljuje spužvasta masa kopnenog leda koja raste u zapjenjenoj vodi. Izašavši na površinu, ponekad začepi cijelo korito, stvarajući takozvane zastoje, koji mogu čak i zagraditi rijeku.

Zašto je led lakši od vode?

Unutar leda ima mnogo pora i prostora ispunjenih zrakom, ali to nije razlog koji može objasniti činjenicu da je led lakši od vode. Led i bez mikroskopskih pora
i dalje ima manju gustoću od vode. Sve je u vezi s osobitostima unutarnje strukture leda. U kristalu leda, molekule vode smještene su u čvorovima kristalne rešetke tako da svaka ima četiri "susjeda".

Voda, s druge strane, nema kristalnu strukturu, a molekule u tekućini nalaze se bliže jedna drugoj nego u kristalu, tj. voda je gušća od leda.
U početku, kada se led otopi, oslobođene molekule još uvijek zadržavaju strukturu kristalne rešetke, a gustoća vode ostaje niska, no postupno se kristalna rešetka uništava, a gustoća vode raste.
Na temperaturi od + 4°C gustoća vode doseže maksimum, a zatim počinje padati s porastom temperature zbog povećanja brzine toplinskog kretanja molekula.

Kako se lokva smrzava?

Kada se hladi, gornji slojevi vode postaju gušći i tonu. Njihovo mjesto zauzima gušća voda. Ovo se miješanje događa sve dok temperatura vode ne padne na +4 stupnja Celzijusa. Na ovoj temperaturi gustoća vode je najveća.
S daljnjim smanjenjem temperature, gornji slojevi vode mogu postati komprimiraniji, a postupno se hladi na 0 stupnjeva, voda se počinje smrzavati.

U jesen je temperatura zraka noću i danju vrlo različita, pa se led smrzava u slojevima.
Donja površina leda na lokvi koja se smrzava vrlo je slična presjeku debla:
vidljivi su koncentrični prstenovi. Širina ledenih prstenova može se koristiti za procjenu vremena. Obično se lokva počinje smrzavati od rubova, jer... tamo je manja dubina. Područje nastalih prstenova smanjuje se kako se približavaju središtu.

ZANIMLJIV

Da se u cijevima podzemnog dijela zgrada voda često smrzava ne u mrazu, već u otopljenju!
To je zbog loše toplinske vodljivosti tla. Toplina prolazi kroz tlo tako sporo da se minimalna temperatura u tlu javlja kasnije nego na površini zemlje. Što je dublje, kašnjenje je veće. Često za vrijeme mraza tlo nema vremena da se ohladi, a tek kada dođe do odmrzavanja na tlu, mraz dopire do podzemlja.

Kada se voda smrzne u zatvorenoj boci, ona je razbije. Što se događa s čašom ako u njoj zamrznete vodu? Kada se voda smrzne, proširit će se ne samo prema gore, već i na strane, a staklo će se smanjiti. To će ipak dovesti do uništenja stakla!

DALI SI ZNAO

Poznat je slučaj kada se sadržaj dobro ohlađene boce Narzana u zamrzivaču, otvorene vrućeg ljetnog dana, odmah pretvorio u komad leda.

Zanimljivo se ponaša metalni "lijevano željezo", koji se tijekom kristalizacije širi. To omogućuje da se koristi kao materijal za umjetničko lijevanje tankih čipkastih rešetki i malih stolnih skulptura. Uostalom, kada se stvrdne, šireći se, lijevano željezo ispunjava sve, čak i najtanje detalje kalupa.

Na Kubanu zimi pripremaju jaka pića - "vymorozki". Da biste to učinili, vino je izloženo mrazu. Voda se prvo smrzava, ostavljajući koncentriranu otopinu alkohola. Ocijedi se i postupak se ponavlja dok se ne postigne željena čvrstoća. Što je veća koncentracija alkohola, niža je točka smrzavanja.

Najveća tuča koju su ljudi zabilježili pala je u američkom Kansasu. Njegova težina bila je gotovo 700 grama.

Kisik u plinovitom stanju na temperaturi od minus 183 stupnja C prelazi u tekućinu, a na temperaturi od minus 218,6 stupnjeva C iz tekućeg se dobiva čvrsti kisik

U stara vremena ljudi su koristili led za spremanje hrane. Carl von Linde stvorio je prvi kućni hladnjak, pokretan parnim strojem koji je pumpao plin freon kroz cijevi. Iza hladnjaka se plin u cijevima kondenzirao i pretvorio u tekućinu. Unutar hladnjaka, tekući freon je ispario i njegova temperatura naglo je pala, hladeći odjeljak hladnjaka. Tek 1923. godine švedski izumitelji Balzen von Platen i Karl Muntens stvorili su prvi električni hladnjak u kojem se freon iz tekućine pretvara u plin i uzima toplinu iz zraka u hladnjaku.

OVO JE DA

Nekoliko komada suhog leda bačenih u gorući benzin gasi vatru.
Postoji led koji bi vam opekao prste da ga možete dotaknuti. Dobiva se pod vrlo visokim tlakom, pri čemu voda prelazi u čvrsto stanje na temperaturi znatno višoj od 0 stupnjeva Celzijusa.