Hvad er frysepunktet for vand?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Frysepunktet eller størkningspunktet for en væske svarer til den karakteristiske temperatur ved et givet tryk, ved hvilken væsken bliver til et fast stof. Med andre ord er det den temperatur, ved hvilken størknings- eller frysningsprocessen af ​​en væske, såsom vand, finder sted.

I princippet er denne faseændring en reversibel ændring, der kan nå ligevægt med den omvendte proces, som kaldes fusion. For eksempel i tilfælde af vand:

vands frysepunkt

Af denne grund kan vands frysepunkt også defineres som den temperatur, hvor der etableres faseligevægt mellem fast og flydende vand ved det tryk, hvorved systemet findes .

Da der er balance mellem smeltning og størkning, så viser frysepunktet sig at være det samme som smeltepunktet.

Frysepunkt vs. normalt frysepunkt for vand

Det skal præciseres, at frysepunktet for ethvert stof ikke er en fast mængde, da det afhænger af det tryk, hvorved systemet findes. Det betyder, at vand for eksempel ikke vil smelte ved samme temperatur ved havoverfladen, hvor trykket er omkring 1 atm, som på et bjerg på 2.000 moh, hvor trykket er mindre end 0,8 atm.

Det samme kan siges om de øvrige faseskift, og effekten er endnu værre for kogepunktet end for selve frysepunktet.

Det er dog værd at spørge, hvorfor taler man så om “frysepunkt”, som om det kun var et? Årsagen er meget enkel. For at undgå forvirring blev begrebet normalt fryse- eller smeltepunkt etableret , hvilket svarer til frysepunktet ved et tryk på præcis 1 atm. Dette frysepunkt er unikt og karakteristisk for hvert rent stof. Der er et tilsvarende koncept for kogepunktet og sublimeringspunktet.

Så når vi taler om vands frysepunkt, refererer vi næsten altid til det normale frysepunkt.

Hvad er fryse- eller smeltepunktet for vand?

Frysepunktet for vand ved det normale tryk på 1 atmosfære (det vil sige det normale frysepunkt for vand) er netop referencetemperaturen for Celsius temperaturskalaen, og derfor er den værd 0°C. På den anden side, da Fahrenheit etablerede temperaturskalaen, der bærer hans navn, satte han som sit referencepunkt den laveste temperatur, han kunne registrere, som han tildelte værdien af ​​0°F, og derefter tildelte han smeltepunktet eller frysepunktet vand en temperatur på 32°F.

Ud over disse to populære temperaturenheder er der også to andre, der er lige vigtige, som er Kelvins absolutte temperaturskala og Rankine-skalaen. Følgende tabel viser frysepunktet for vand i de fire nævnte temperaturskalaer:

vægt vands frysepunkt
Celsius (°C) 0°C
Kelvin (K) 273.15K
Fahrenheit (°F) 32°F
Rankine (°R) 491,67°R

Faktorer, der påvirker vandets frysepunkt

Presset

Vi har allerede set, at tryk kan påvirke vands frysepunkt. I dette tilfælde, jo højere tryk, jo lavere frysepunkt, da flydende vand er mere tæt end is. Med andre stoffer sker det modsatte. Den samlede effekt er dog ret lille.

For at observere virkningen af ​​tryk på vands frysepunkt er det vist i følgende tabel ved flere forskellige tryk.

Tryk (atm) T f (°C) T f (°F) Tf ( K) T f (°R)
0,01 0 32 273,20 491,70
0,1 0 32 273,20 491,70
1 0 32 273,15 491,67
10 -0,1 31,9 273,10 491,60
100 -0,8 30.6 272,40 490,30

opløste stoffer eller urenheder

Ud over tryk kan vandets frysepunkt variere på grund af tilstedeværelsen af ​​urenheder eller opløste stoffer i det. Dette er en konsekvens af en kolligativ egenskab ved løsninger kaldet “frysepunktsdepression”. Jo højere den samlede koncentration af opløste stoffer (eller urenheder), jo lavere er frysepunktet for vand. Denne egenskab bruges til at smelte is på veje efter et snefald og til at forhindre flydende vand i at fryse inde i motorer om vinteren.

Følgende tabel viser fryse- eller smeltepunktet for vand ved et tryk på 1 atmosfære, men ved forskellige koncentrationer af almindeligt salt (NaCl):

NaCl-koncentration (%m/m) T f (°C) T f (°F) Tf ( K) T f (°R)
0 0 32 273,15 491,67
0,5 -0,3 31,46 272,85 491,13
1 -0,59 30,94 272,56 490,61
2 -1.19 29,86 271,96 489,53
3 -1,79 28,78 271,36 488,45
4 -2,41 27,66 270,74 487,33
5 -3.05 26,51 270,1 486,18
6 -3.7 25.34 269,45 485,01
7 -4,38 24.12 268,77 483,79
8 -5.08 22,86 268,07 482,53
9 -5,81 21.54 267,34 481,21
10 -6,56 20.19 266,59 479,86
12 -8.18 17.28 264,97 476,95
14 -9,94 14.11 263,21 473,78
16 -11.89 10.6 261,26 470,27
18 -14.04 6,73 259,11 466,4
tyve -16.46 2,37 256,69 462,04
26 -19.18 -2,52 253,97 457,15

Som det ses, kan saltkoncentrationen kraftigt påvirke vands frysepunkt og reducere det med 20°C eller endnu mere.

Referencer

Chang, R. (2008). Fysisk kemi (1. udg .). New York City, New York: McGraw Hill.

Ingeniørværktøjskasse. (nd). Is / vand – smeltepunkter ved højere tryk. Hentet 15. juni 2021 fra https://www.engineeringtoolbox.com/water-melting-temperature-point-pressure-d_2005.html?vA=40&units=B#

kolligative egenskaber. (2020, 30. oktober). Hentet 29. juni 2021 fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1889

-Reklame-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Flammefarvetesten