Hva er frysepunktet til vann?

Frysepunktet eller størkningspunktet til en væske tilsvarer den karakteristiske temperaturen ved et gitt trykk, ved hvilken væsken blir et fast stoff. Med andre ord er det temperaturen som størknings- eller fryseprosessen til en væske som vann skjer ved.

I prinsippet er denne faseendringen en reversibel endring som kan nå likevekt med den omvendte prosessen, som kalles fusjon. For eksempel, når det gjelder vann:

Av denne grunn kan frysepunktet til vann også defineres som temperaturen ved hvilken faselikevekt etableres mellom fast og flytende vann ved trykket som systemet er funnet ved .

Siden det er en balanse mellom smelting og størkning, så viser frysepunktet seg å være det samme som smeltepunktet.

Frysepunkt vs. normalt frysepunkt for vann

Det bør avklares at frysepunktet til ethvert stoff ikke er en fast mengde, siden det avhenger av trykket som systemet er funnet ved. Det betyr at vann for eksempel ikke vil smelte ved samme temperatur ved havnivå, hvor trykket er rundt 1 atm, som på et fjell på 2000 moh, hvor trykket er mindre enn 0,8 atm.

Det samme kan sies om de andre faseendringene, og effekten er enda dårligere for kokepunktet enn for selve frysepunktet.

Det er imidlertid verdt å spørre, hvorfor er det da snakk om «frysepunkt» som om det bare var ett? Grunnen er veldig enkel. For å unngå forvirring ble konseptet med normalt fryse- eller smeltepunkt etablert , som tilsvarer frysepunktet ved et trykk på nøyaktig 1 atm. Dette frysepunktet er unikt og karakteristisk for hvert rent stoff. Det er et ekvivalent konsept for kokepunktet og sublimeringspunktet.

Så når vi snakker om frysepunktet for vann, sikter vi nesten alltid til det normale frysepunktet.

Hva er fryse- eller smeltepunktet for vann?

Frysepunktet for vann ved normalt trykk på 1 atmosfære (det vil si det normale frysepunktet for vann) er nøyaktig referansetemperaturen til Celsius-temperaturskalaen, og derfor er den verdt 0°C. På den annen side, da Fahrenheit etablerte temperaturskalaen som bærer navnet hans, satte han som sitt referansepunkt den laveste temperaturen han kunne registrere, som han tildelte verdien av 0°F, og deretter tildelte han smeltepunktet, eller frysepunktet vann en temperatur på 32°F.

I tillegg til disse to populære temperaturenhetene, er det også to andre som er like viktige, som er Kelvins absolutte temperaturskala og Rankine-skalaen. Følgende tabell viser frysepunktet for vann i de fire nevnte temperaturskalaene:

Faktorer som påvirker frysepunktet for vann

Presset

Vi har allerede sett at trykk kan påvirke frysepunktet til vann. I dette tilfellet, jo høyere trykk, jo lavere frysepunkt, siden flytende vann er tettere enn is. Med andre stoffer skjer det motsatte. Imidlertid er den samlede effekten ganske liten.

For å observere effekten av trykk på frysepunktet til vann, er det presentert i følgende tabell ved flere forskjellige trykk.

oppløste stoffer eller urenheter

I tillegg til trykk, kan frysepunktet til vann variere på grunn av tilstedeværelsen av urenheter eller oppløste stoffer i det. Dette er en konsekvens av en kolligativ egenskap ved løsninger kalt «frysepunktsdepresjon». Jo høyere den totale konsentrasjonen av oppløste stoffer (eller urenheter), jo lavere er frysepunktet for vann. Denne egenskapen brukes til å smelte is på veier etter snøfall og for å forhindre at flytende vann fryser inne i motorer om vinteren.

Følgende tabell viser fryse- eller smeltepunktet for vann ved et trykk på 1 atmosfære, men ved forskjellige konsentrasjoner av vanlig salt (NaCl):

Som man kan se, kan saltkonsentrasjonen sterkt påvirke frysepunktet til vann, og redusere det med 20°C eller enda mer.

Referanser

Chang, R. (2008). Fysisk kjemi (1. ^utg .). New York City, New York: McGraw Hill.

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

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