При какой температуре замерзает морская вода

В этой статье мы прольем свет на температуру замерзания морской воды, а также объясним, почему она отличается от точки замерзания пресной воды.

Вы, должно быть, неоднократно замечали, что морская или океаническая вода не превращается в лед даже при 0°C, что довольно странно, учитывая, что 0°C — это точка замерзания воды. В принципе, температура замерзания (и точка кипения) соленой воды (морской воды) отличается от пресной воды. В случае полярных регионов уровни солености намного ниже, чем в умеренных и тропических регионах.

Почему морская вода имеет более низкую температуру замерзания?

Молекулы воды имеют тенденцию образовывать кристаллы в процессе замерзания. В соленой воде процессу кристаллизации препятствуют присутствующие в ней ионы натрия (Na+) и хлора (Cl-), а это, в свою очередь, задерживает процесс замерзания. Так, морская вода остается в жидком состоянии даже при 0°С, что является температурой замерзания обычной воды, и начинает замерзать только при дальнейшем понижении температуры, чаще всего до -2°С и ниже.

© shutterstock

Когда некоторая жидкость имеет одинаковые температуры замерзания и плавления, говорят, что ее жидкая и твердая формы находятся в динамическом равновесии. Несмотря на то, что вода замерзает, а лед тает при 0°C, не наблюдается большой разницы в количестве того и другого. Когда в воду добавляют соль, это динамическое равновесие нарушается. Молекулы соли имеют тенденцию замещать молекулы воды, в результате чего меньше молекул воды кристаллизуется и образует лед. Это, в свою очередь, снижает температуру ее замерзания до -2°C, и поэтому морскую воду можно найти в жидком виде даже при 0°C.

Температура замерзания соленой воды

Количество соли в воде играет решающую роль в определении ее точки замерзания, поэтому нам нужно выяснить, сколько соли содержит вода, чтобы узнать, какова ее точка замерзания.

В случае морской воды среднее содержание соли составляет 35 частей на тысячу, и, следовательно, ее температура замерзания составляет -1,8 ° C. Когда в эту воду добавляют соль, ее температура замерзания начинает снижаться. В воде с высокой концентрацией солей температура замерзания может опускаться до -6°C. Проще говоря, соленость воды и температура ее замерзания имеют обратную зависимость. В основном концентрация соли в воде (соленость) измеряется в граммах соли на килограмм воды. При солености 15 г/кг температура его замерзания составляет 0,8°С, которая продолжает повышаться с каждым граммом соли, добавленным к раствору.

Соленость, ‰Температура замерзания, °CСоленость, ‰Температура замерзания, °C
0 (пресная вода)20-1,1
2-0,122-1,2
4-0,224-1,3
6-0,326-1,4
8-0,428-1,5
10-0,530-1,6
12-0,632-1,7
14-0,835-1,9
16-0,937-2,0
18-1,039-2,1

Если вы попробуете расплавить лед, образовавшийся над океанской водой, и сравните эту растаявшую ледяную воду с обычной океанской водой, вы поймете, что первая относительно менее соленая. Различие можно объяснить тем, что вода, которая отказывается (или требует времени) замерзать при указанной температуре, просачивается на дно ледяных образований и опускается на дно океана. Такое исключение соленой воды из процесса замораживания из-за различия кристаллической структуры соли и льда называется процессом отказа от рассола.

Чтобы понять всю концепцию, вы можете самостоятельно провести небольшой химический эксперимент. Возьмите два стакана, наполненных водой, добавьте значительное количество соли в один из двух стаканов и поставьте оба в морозильную камеру. Вы заметите, что вода в стакане с солью замерзает дольше, чем вода без соли.

Оставьте комментарий