Температура замерзания воды под давлением 2 атмосферы

Содержание

Давление

В физике и в быту используется одно и то же понятие давления воды, но смысл в него вкладывается разный. Иногда его путают с напором. Однако, это все-таки разные понятия.

Давление воды характеризуется потенциальной энергией. Это та сила, с которой водяной поток действует на препятствие, которое возникло на его пути.

В текущей воде давления нет, но есть напор, который характеризуется кинетической энергией.

Когда замерзает водопровод?

Значок Лёд в трубе!Однажды довелось наблюдать успешный опыт эксплуатации технического водопровода, проложенного по воздуху от скважины до административного здания. В условиях сибирской зимы при температуре воздуха временами до -37 ˚С поставленный на постоянный.

. минимальный проток водопровод ни разу не перемерз, успешно обеспечивая водой санузлы. Несмотря на некоторую странность темы статьи, попробуем разобраться.

Для ответа на вопрос «Когда замерзает водопровод?» нет необходимости составлять очередной алгоритм и писать программу. В предыдущих публикациях на этом сайте в категории «Теплотехника» есть для этого все необходимые расчеты!

Замерзание воды: как замерзает вода, как влияет атмосферное давление, как меняет свои физические свойства

Вода – одно из самых необходимых веществ на нашей планете. Она имеет массу свойств, которые делают её, в какой-то степени уникальной. Одно из самых известных свойств, о котором знает даже маленький ребёнок, это замерзание воды. Известно, что 0 градусов Цельсия температура кристаллизации воды. Но не всё так просто. Некоторые тонкости этого процесса рассмотрим дальше.

За сколько времени вода превратится в лед в морозилке

За сколько времени вода превратится в лед в морозилке

По поводу того, сколько времени в морозилке замерзает вода, есть свои лайф-хаки — нужно замораживать, как это ни звучало бы парадоксально, именно горячую или на крайний случай — теплую (температуры комнатной) воду, так она замерзнет гораздо быстрее. Нужно также понимать, что холодильник будет морозить не все время, а периодически морозилка отключается, ну чтобы быстро не намерз в ней лед. Например, поместив воду (берем бутылку на 1,5 литра) можно получить лед уже минут через 40-45, а можно и 1,5 часа ждать. Это в холодильниках современных, а если у вас агрегат скажем так — древний, то можно и часа три ожидать.

Какая температура замерзания воды под давлением и для чего это необходимо знать?

Многие помнят из курса школьной физики о том, что температура замерзания воды составляет 0°.

На самом деле это определение нуждается в уточнении – при условии воздействия нормального атмосферного давления. Последнее в значительной степени можно считать условной величиной.

О том, какова температура замерзания воды, находящейся под давлением, расскажем в статье.

Как происходит замерзание дистиллированной воды, при какой температуре?

Существующая точка зрения о том, что дистиллированная вода не замерзает даже при минусовой температуре, не совсем верна. Процесс замерзания несколько отличается от аналогичного процесса, происходящего с обычной водой.

Замерзание такого состава зависит от ряда факторов. Имеет значение, в каких условиях находится дистиллированная вода. Также важно следовать рекомендациям в ситуациях, когда дистиллят нужно использовать, но он замерз.

Определение

Если же говорить о давлении воды в водопроводной системе, то этот показатель отражает расстояние, на которое можно поднять водяной столб над уровнем грунта до точки водоразбора.

Выражается он в барах (или в атмосферах, на практике они почти идентичны). В общем виде можно сказать, что 1 бар давления означает, что воду можно поднять на высоту, равную 10 м.

Это будет верно и для водяных насосов, которые поднимают воду с глубины. При этом учитываются потери на преодоление сопротивления труб, по которым течет вода.

Пример. Расчет в Excel.

Условия задачи:

Проложенный по воздуху в неотапливаемом помещении участок стального водопровода без теплоизоляции длиной L =20 м выполнен из круглой трубы с наружным диаметром D =33,5 мм и с толщиной стенки s =2,8 мм. Температура окружающего воздуха (среды) tс =-10 °С. Скорость движения воздуха v =1 м/с. Температура воды на входе в трубопровод t1 =+5 °С. Давление воды в трубопроводе P =0,1 МПа. Коэффициент температуропроводности воды а =0,000000143 м 2 /с. Температура замерзания воды t3 =0 °С.

1. Найти время начала замерзания воды в трубе при отсутствии расхода.

2. Вычислить минимальный расход воды, при котором водопровод не замерзает.

Решение:

1. Для вычисления плотности, теплоемкости и теплопроводности воды воспользуемся программой из статьи «Теплофизические свойства воды». В исходные данные введем среднюю температуру воды из интересующего нас диапазона +5…0 °С.

Таблица Excel Теплофизические свойства воды -17

Время остывания воды (труба полностью заполнена) до критической температуры замерзания при отсутствии расхода рассчитаем по программе из статьи «Время охлаждения (нагрева)». Все исходные данные для этого у нас есть из условий задачи и предыдущего первого расчета.

Таблица Excel Время охлаждения -17

Первая часть задачи решена. Время охлаждения неподвижной воды в трубопроводе до 0 °С — около 21 минуты.

Обращаю внимание и напоминаю, что выполненный расчет носит оценочный характер! В частности, теплоемкость оболочки – стенки стальной трубы – этот расчет не учитывает.

Если бы скорость ветра в задаче была не 1 м/с, а, например, 10 м/с, то резко бы увеличился коэффициент теплоотдачи на границе «труба-воздух» α =45,6 Вт/(м 2 *К). И время до начала замерзания водопровода составило бы всего 4…5 минут! (В примечании к ячейке D3 программы приведены справочные данные, формулы и рекомендации по определению α .)

2. Минимальный теоретический расход воды, при котором водопровод не должен замерзать, рассчитаем с помощью программы из статьи «Расчет теплоотдачи трубы». Примем температуру воды на выходе из трубопровода t2 =+1 °С. Это означает, что падение температуры воды на двадцати метрах не должно превысить | dtтрГГ |=4 °С.

Таблица Excel Расчет теплоотдачи трубы -17

Сравнительно небольшой проток 0,015 кг/с (или примерно 0,92 л/мин) воды с температурой t1 =+5 °С на входе обеспечит мощность притока тепловой энергии PтрГГ =256,6 Вт, которой достаточно для поддержания системы в стационарном равновесном состоянии. При этом температура воды на выходе двадцатиметровой трубы будет равна t2 =+1 °С.

Проверка:

Таблица Excel Теплоотдача регистра отопления -17

Рассчитанная мощность Q =262 Вт приближенно равна теплоотдаче из предыдущего третьего расчета PтрГГ =256,6 Вт, а вычисленный коэффициент теплоотдачи α =9,6 Вт/(м 2 *К) равен коэффициенту теплоотдачи из второго расчета, где его в исходных данных мы определили по скорости движения воздуха.

Ответ:

1. Замерзает водопровод при отсутствии движения воды уже через 21 минуту.

2. При расходе воды около 1 л/мин (при средней скорости движения воды

25 мм/с) водопровод из условий задачи в спокойном воздухе с температурой -10 °С не должен замерзнуть никогда.

Что нужно для заморозки воды в морозилке?

Чтобы лед быстро заморозился, не нужно использовать дорогие морозильные камеры с супер-заморозкой. Просто нужно знать несколько небольших хитростей, которые позволят сделать кубики льда быстро. При этом они будут чистыми и прозрачными, как в любом ресторане.

В первую очередь, для заморозки необходима только чистая фильтрованная вода. Обычная вода из-под крана не подойдет, так как в ней содержится большое количество различных примесей, которые во время заморозки никуда не удаляются. Соответственно, лед получится не прозрачным, а белым и мутным.

В случае, когда необходима быстрая заморозка, подойдет довольно простой и надежный способ. Для этого в чистую форму для льда набирают воды ровно столько, чтобы она покрывала только дно каждой формочки. После замерзания (а это происходит достаточно быстро), доливают еще немного воды, чтобы она занимала только половину объема формы. Процедура с морозилкой повторяется. И только после замерзания воду доливают до краев – теперь останется подождать всего несколько минут, пока лед станет прочным и прозрачным.

Существует еще один секрет быстрого замораживания воды. Оказывается, нужно брать не холодную, а достаточно горячую воду. Все знают, что при остывании горячая жидкость выделяет пар, поэтому оставшаяся в формочках вода замерзает намного быстрее. Это простое физическое явление, о котором знает каждый, кто учился в школе, но почему-то на практике свои знания применяют немногие.

И последний важный момент – это температура морозильной камеры. Сейчас даже в бытовых холодильниках есть функция быстрой заморозки и понижения температуры до минимальных значений. Благодаря этому можно быстро и легко заморозить даже несколько форм с кубиками льда за минимальное время. Проверить качество заморозки можно визуально. Если лед еще недостаточно замерз, то в центре кубика будет виден большой пузырь. Подождите еще минут 10-15, и лед будет полностью готовым.

Замерзает ли?

foto18847-2

При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,101 МПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.

Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед – последняя как раз повышается.

В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.

Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.

Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.

Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.

Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния – переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.

Может и должна ли замораживаться?

foto 13452-2

Дистиллированная вода может замерзнуть. Но этот процесс начинает происходить при более низкой температуре.

Если в обычной воде кристаллы льда появляются уже при 0 0 С, то дистиллят замерзает только при твердом минусе.

В неочищенной воде имеются соли с прочими примесями. Из-за них в такой воде много центров кристаллизации. Дистиллированный раствор практически не имеет центров кристаллизации.

В такой среде нет посторонних примесей, за счет которых вода быстрее перейдет в твердую форму. Но при дальнейшем снижении температуры даже идеально очищенная смесь все равно замерзнет.

От чего зависит?

С точки зрения физики, этот показатель зависит от ее плотности и высоты водяного столба. В целом каждые 10 м высоты соответствуют давлению в 1 кг/кв.см.

Однако, когда речь идет о давлении воды в водопроводной системе, то на этот показатель также влияют:

  • сопротивление, оказываемое стенками трубы;
  • наличие подъемов и уклонов на определенных участках сети;
  • разница в диаметрах труб, использованных для прокладки системы;
  • наличие засоров и возможных отложений, в том числе загрязнение очистных фильтров.

В технической и научной литературе встречаются такие термины для описания разных типов давления воды:

  1. Гидростатическое. Означает давление водяного столба над условным уровнем – практически над любой частью плоскости.
  2. Абсолютное. Это, по сути, любое давление по отношению к нулевому (его эталоном считается уровень в безвоздушном пространстве).
  3. Дифференциальное. Оно означает разницу между двумя показателями давления, то есть то, что в быту называют перепадами.
  4. Избыточное. Это разница между абсолютным и атмосферным давлением. Его также называют манометрическим.
  5. Осмотическое. Это то избыточное гидростатическое давление, которое вода оказывает на раствор, от которого ее отделяет мембрана (осмос). Показатель описывает явление, при котором давление уравновешивает концентрации по обе стороны мембраны.

Заключение.

Конечно, в реальных условиях температуру воды +1 °С на выходе из трубопровода поддерживать нельзя. Желательно иметь запас подальше от точки кристаллизации с учетом возможных колебаний скорости и температуры, как воздуха, так и воды. Также необходимо учитывать наличие сужений и массивных теплоотводов-холодильников в виде опор трубопровода, корпусов и других деталей запорной арматуры.

Все четыре использованные в статье теплотехнические программы в Excel доступны на сайте для свободного скачивания.

Прошу уважающих труд автора скачивать файлы с программами расчетов после подписки на анонсы статей!

Какой должна быть температура воды перед заморозкой в морозилке

На этот вопрос однозначного ответа всё же нет. Королевское химическое общество хоть и определилось, но не прекратило споры окончательно. До сих пор выдвигаются новые гипотезы и звучат опровержения.

Хотя есть небольшая зацепка: научно-популярный журнал New Scientist провёл исследования и пришёл к выводу, что наилучшие условия для повторения эффекта Мпембы — две ёмкости воды с температурой 35 и 5 °C.

Таким образом, если до вечеринки осталось совсем немного времени, залейте в формочки для льда воду, температура которой сравнима с комнатной температурой жарким летом. Колодезную или прохладную водопроводную воду лучше не использовать.

Температура в зависимости от показателя

Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.

Как они взаимосвязаны?

При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении – t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.

Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:

Температура, °С Давление, мПа
0 0,1
-1 1
-2 30
-3 40
-4 50
-5 60
-10 110
-22 210

Почему существует утверждение, что дистиллят не превращается в лед?

Данное мнение основывается на свойствах такого состава. В нем отсутствуют примеси. Именно из-за них простая вода замерзает уже при 0 0 С. Поскольку в очищенных растворах примесей не имеется, то считается, что они могут оставаться в жидком состоянии даже при минусе.

Минимальные и максимальные показатели

Для технических целей нужно знать наименьшее и наибольшее значение показателей в системе водоснабжения.

В данном случае минимум для давления составляет 1 атмосферу. Именно такого уровня достаточно для того, чтобы обеспечить «самотек», то есть движение за счет одной только гравитации.

Максимальное давление в водопроводной системе ограничено техническими характеристиками ее компонентов, например, производительностью насосов.

В магистральных водопроводах в городских условиях этот показатель составляет 7-10 атмосфер, но в квартире он будет ниже – 6-7 атмосфер, и примерно столько же – в загородных домах.

P. S. (25.11.2019)

Проверил в программе Agros2D результаты расчетов, выполненных в статье.

Agros2D Время замерзания водопровода

Результат: при всех тех же исходных данных и коэффициенте теплоотдачи на наружной поверхности трубы α =9,6 Вт(м 2 *К) процесс замерзания воды в трубе при отсутствии движения начнется через

23 минуты (1380 секунд). Расчет в Agros2D выполнен без учета конвективного перемешивания воды в трубе, но с учетом теплоемкости стенки трубы, которая «добавила» к предыдущему результату пару минут.

Сколько времени замерзает вода в морозилке при минус 3 градусах?

При -3 градусах по Цельсию вода, ввиду своих химических и физических особенностей будет превращаться в лёд за 2-3 часа. Этот довольно немаленький промежуток времени образуется исходя из не слишком низкой для мгновенного превращения воды в лёд температуры.

Процесс замерзания воды начинается при нулевой температуре (по шкале Цельсия), то есть, чем ниже температура воды, тем быстрее она превратится в лёд. Однако, на данный вопрос нельзя дать точного ответа, поскольку на замерзание разного объёма воды понадобится различное количество времени. Опять же, необходимо учитывать изначальную температуру воды — на остывание кипятка (например) уйдёт определённое количество времени. Если в качестве примера брать маленький объём (обычные формочки для льда) и воду температурой 20 градусов по Цельсию, то на её полное замерзание уйдёт порядка полутора-двух часов времени.

Есть зависимость от состояния воды, если вода кипяченная, то в сравнении с простой водой из — под крана она замерзнет быстрее. Еще если вода горячая, то быстрее замерзнет , чем холодная. Примерно от 1,5- 2 часов.

Как происходит процесс?

foto18847-3

Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.

Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.

Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.

Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.

Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.

От каких факторов зависит температура кристаллизации?

foto 13452-3

Температура замерзания стерильного раствора зависит от следующих факторов:

  • наличие посторонних примесей;
  • концентрация посторонних включений;
  • условия внешней среды, в которых находится очищенная смесь.

Играет роль внешнее воздействие на тару с дистиллированной водой. Даже стерильный раствор при добавлении в него небольшого количества посторонних примесей начнет быстро кристаллизоваться даже при слабом минусе.

Физические свойства

У давления воды есть разные физические свойства. Какие?

На глубине

При погружении на глубину давление воды будет расти. Здесь используется такая формула:

  1. ρ – это плотность воды,
  2. g – средний показатель ускорения для свободного падения, который принимают равным 9,81 с/ кв.с (или даже 10 – для грубых подсчетов),
  3. h – глубина, для которой и выполняются расчеты.

Обо всех показателях давления на глубине наша статья по ссылке.

Температура замерзания воды под давлением

В целом с повышением давления температура замерзания падает, вплоть до отрицательных температур. Например, при показателе в 2 атм вода замерзает уже не при 0°С, а при –2°С, а при давлении 3 атм – при –4°С.

Из школьного курса известно, что это понятие отражает такое явление, как силу, которое вода, налитая в сосуд, оказывает на его дно. То есть сила считается как вес водяного столба определенной высоты с площадью основания такой же, как у этого сосуда.

Детально о силе давления читайте здесь.

Как зависит расход H2O от напора и диаметра трубы

Формула зависимости достаточно сложна. Но в общих чертах можно сказать, что чем меньше диаметр трубы, тем выше сопротивление ее стенок и тем ниже давление.

Таким образом, при большем диаметре водопроводных труб вода транспортируется быстрее и с меньшей потерей напора, но и расход получается выше.

Температура замерзания дистиллированной воды в морозилке

Замерзает ли дистиллированная вода? Напомним о том, что для замерзания воды необходимо присутствие в ней неких центров кристаллизации, коими могут стать пузырьки воздуха, взвешенные частицы, а также повреждения стенок ёмкости, в которой она находится.

Вода, подвергнутая воздействию очень низких температур, но при этом не кристаллизовавшаяся, называется «переохлаждённой». Можно, поместив бутылку с дистиллированной водой в морозильную камеру, добиться её переохлаждения, а затем продемонстрировать очень эффектный трюк (см. ниже)

За сколько времени вода превратится в лед в морозилке

Видео: Моментальная заморозка воды в бутылке

Тихонько постучав по бутылке, извлечённой из холодильника, или бросив в неё небольшой кусочек льда, можно показать, как мгновенно она превращается в лед, имеющий вид удлинённых кристаллов.

Дистиллированная вода: замерзает или нет под давлением эта очищенная субстанция? Такой процесс возможен лишь в специально созданных лабораторных условиях.

Каково давление замерзающей жидкости?

Давление замерзающей воды обусловлено тем, что происходит ее расширение. Однако давление она оказывает и в жидком виде, просто при отрицательных температурах оно увеличивается примерно на 10%.

Отличие в заморозке дистиллята от обычной воды

Замораживание дистиллята отличается от заморозки простой воды более низкой точкой замерзания. Чем состав чище, тем ниже температура потребуется ему для полного превращения в лед. Водопроводная вода превратится в лед уже при 0 0 С.

Отличие также кроется в центрах кристаллизации. В очищенной воде их нет из-за отсутствия в ней примесей. В обычной воде таких центров кристаллизации очень много. По этой причине она быстрее охлаждается.

foto 13452-4

Замораживание обычной воды происходит быстрее, чем дистиллированной.

Очищенный состав кристаллизуется более длительное время. Фрагменты льда в такой воде формируются постепенно.

Обычная вода покрывается льдом по всей поверхности. Замораживание начинается снизу и движется вверх. В дистилляте этот процесс идет сверху вниз.

Приборы и устройства для измерения или регулировки

Для измерения и регулировки давления воды в различных системах и насосных станциях могут использоваться различные приборы.

Манометр

Этот прибор необходим непосредственно для измерения давления воды. Принцип его работы основан на том, что измеряемый показатель уравновешивается специальной мембраной или пружиной.

Полный обзор прибора ищите здесь.

Это устройство, которое необходимо для автоматического включения/отключения оборудования насосной станции в случаях, когда меняется напор воды.

В реле предусмотрены нижний и верхний пороговый показатель, при котором оно срабатывает.

Если давление воды падает до нижней границы, то реле замыкает контакты и работает для подачи питания к насосу.

Если давление достигает верхнего значения, то контакты реле размыкаются, подача питания отключается.

Для этого в реле имеется гибкая мембрана, под действием давления она изгибается. А для противодействия давлению есть специальная пружина. Степень ее сжатия регулируется гайкой, которая используется и для регулирования реле в целом.

Более детальная информация представлена в этой статье.

Стабилизатор

Этот прибор похож на регулятор давления, представляет собой перекрывающий кран, управляемый электрическим приводом. Стабилизирует давление в системе.

О стабилизаторе подробно мы рассказали в этой статье.

Ограничитель

Ограничитель – это, в принципе, то же самое, что редуктор, поскольку прибор не только стабилизирует, но и снижает давление.

Полную информация об ограничителях давления воды читайте здесь.

Редуктор/регулятор

Редуктор представляет собой компактное устройство в металлическом корпусе, которое подключается к водопроводной сети для стабилизации и уменьшения давления. Он может быть электронным или автоматическим. Принцип его работы основан на выравнивании усилия пружины и диафрагмы.

Более детально можете почитать здесь.

Насос для повышения уровня

Этот прибор повышает давление воды в квартире или в частном доме.

Это гидравлический прибор, который преобразует энергию мотора в энергию потока H2O и повышает давление.

Бытовые насосы бывают циркуляционными и самовсасывающими. Часто они устанавливаются в систему вместе с гидроаккумулятором.

О видах и принципах работы насосов читайте нашу подробную статью.

Датчик

Это прибор, который измеряет и контролирует давление воды, регулируя работу системы в целом. По сути, описанное выше реле выполняет те же функции.

Клапан

Это устройство, которое повышает безопасность использования водопроводной системы. Оно по принципу работы похоже на описанный выше редуктор.

Полная информация о приборе и его установке читайте в нашей статье по ссылке.

Как моментально заморозить воду

Немного научных знаний, ловкость рук и, главное, никакого мошенничества. Предлагаем вам поучаствовать в эксперименте, ход которого очень прост.

Процесс, который запечатлен на видео, называется мгновенной заморозкой воды. Для эксперимента вам понадобится очищенная вода. Конечно, дистиллированную воду достать проблематично, но для нашего случая вполне подойдет очищенная питьевая вода, которая продается в магазине. Пол-литровую бутылку необходимо поместить в морозильную камеру, температура в которой около -15 – 18 градусов. Когда спустя полтора-два часа вы достанете бутылку, вода в ней по-прежнему будет находиться в жидком состоянии, но ее температура будет значительно ниже нуля.

Почему же она не замерзает? Все дело в том, что она не содержит в себе примесей, необходимых для кристаллизации льда и может находиться при температуре до минус 40 градусов в жидком состоянии. То есть она уже остыла и готова замерзнуть, но у нее нет для этого подходящих центров кристаллизации, вокруг которых происходит образование льда.

А вот с обычной пресной питьевой водой, содержащей, как правило, растворенные соли, такой трюк не получится. Она начнет замерзать уже в морозильной камере.

Но что же происходит, когда мы достаем бутылку из холода? Как показано на видео, экспериментатор встряхивает бутылку или прикасается к воде кусочком льда. От механического воздействия или соприкосновения с кристаллами льда переохлажденная вода начинает прямо на глазах превращаться в лед. Вода обретает тот самый недостающий центр кристаллизации и, поскольку ее температура значительно ниже нуля градусов, запускается цепная реакция — кристаллики льда пристраиваются друг к другу и постепенно заполняют собой весь объем бутылки.

Обязательно попробуйте сделать такое со своими друзьями или удивите детей! Это очень эффектный эксперимент, а главное, легко выполнимый в домашних условиях.

За сколько времени вода превратится в лед в морозилке

Как влияет тип воды?

foto18847-4

Дистиллированная влага в принципе замерзает медленнее даже при нормальном атмосферном давлении. В отличие от других видов пресной воды, она не содержит сторонних примесей.

В ней отсутствуют ядра кристаллизации, и поэтому она замерзает только при очень низких температурах – эксперименты показали, что при -42°С.

Физики называют такую жидкость переохлажденной. Любопытно, что если постучать по сосуду с такой дистиллированной водой, она практически моментально превратится в лед.

В лабораторных условиях проводились эксперименты, при которых давление увеличивали до очень высоких значений, так что дистиллят замерзал только при -70°С.

Что касается остальных растворов, то здесь, помимо давления, важную роль играет еще и плотность – например, у соленой воды она намного выше.

Но при этом при отрицательных температурах частицы соли как бы выталкиваются. И если растопить многолетний морской лед, то окажется, что он состоит из пресной воды, даже пригодной для питья.

Температура превращения в лед

Скорость превращения очищенной воды в лед зависит от условий, в которых она находится. Дистиллированная смесь, находящаяся на улице и внутри аккумулятора машины, замерзает при разной температуре. В двух указанных случаях отмечается разная точка замерзания.

На улице

В уличных условиях очищенный состав кристаллизуется довольно быстро. На открытом воздухе нет факторов, препятствующих быстрому переходу раствора в состояние льда.

Качественный дистиллят на улице может замерзнуть при -10 0 С. Это значение является точкой замерзания. Но часто имеющиеся в продаже составы превращаются в лед при температурном режиме от -1 до -5 0 С.

В аккумуляторе

Поскольку в данном случае очищенная вода находится внутри аккумуляторной батареи, то процесс ее замерзания будет происходить медленнее. Но это касается случаев, если дистиллят заливается в прогретый аккумулятор. Он остывает медленно. При слабом минусе дистиллят внутри него не успеет заморозиться.

Напор в жилых домах

И в квартире, и в частном доме напор воды регулируется одним и тем же СНиП 2.04.01-85. Только нужно учитывать, что в многоквартирных домах есть еще определенные отклонения от нормы в зависимости от этажа.

В квартире

Для горячей воды, если квартира расположена на первом этаже, нормой считается 4-4,5 бара. Для холодной воды нормой считается показатель в 4,5-5 бар.

Об уровне давления воды в квартире более подробно здесь.

В частном доме

Для горячей воды норматив будет практически таким же, как для квартиры – 4-4,5 бара.

С учетом того, что в домах часто стоят насос относительно небольшой мощности, то для ХВС нормальным считается и значение 2,8-3,5 бара.

Но если водопроводная система используется и для полива участка, то ставят более мощный насос, и тогда уровень напора воды может достигать 6 бар.

Применение знаний в быту человека

foto18847-5

В основном сведения о температуре замерзания воды нужны тем, кто сталкивается с прокладкой водопровода.

Как правило, ее замерзание в таких случаях проходит не на подземном участке трубы, а над поверхностью почвы, и далее идет процесс кристаллизации уже в наземном участке.

Чтобы этого не происходило, поскольку замерзание и расширение воды выводит из строя всю систему и нарушает целостность труб, принимают активные и пассивные меры – от утепления трубы до специально обустроенной системы обогрева.

Но очень важно с самого начала правильно сделать расчеты, подбирая производительность оборудования и диаметр труб таким образом, чтобы создать такое давление, при котором вода не будет замерзать при климатических условиях, характерных для этого региона.

Как узнать показатель давления?

Определить показатели в системе можно как с помощью манометра, так и без использования прибора.

При помощи манометра

Существуют два варианта измерения напора в водопроводе. Первый вариант – постоянный контроль. Он предполагает стационарную установку манометра во вводном узле. Для этого устанавливают манометры на трубах горячего и холодного водоснабжения.

Второй вариант – это периодический контроль. Для этого нужно:

  1. Приобрести необходимое оборудование. В данном случае — это бытовой манометр, насадка на кран (с одной из сторон она должна быть оснащена штуцером), подходящий по диаметру резиновый шланг.
  2. Насадка устанавливается на кран, шланг подсоединяется к штуцеру одним концом, а второй должен быть подключен к входному отверстию измерительного прибора.
  3. Все соединения, имеющиеся в этой схеме, нужно надежно затянуть с помощью хомутов, чтобы не было прорыва под сильным напором.
  4. Открывают кран на максимум, чтобы измерить напор, и фиксируют полученный показатель.

Можно ограничиться упрощенной схемой. Для этого надо снять лейку с душевой смесителя и подключить к шлангу манометр.

Без манометра

Справиться с измерением можно и без манометра. Для этого понадобиться только шланг из прозрачного ПВХ.

Алгоритм такой:

  • Шланг с одной стороны подключают к интересующей владельца точке водоразбора и фиксируют так, чтобы он был направлен вертикально.
  • Открывают кран, и шланг начинают заполнять водой, пока она не достигнет уровня, соответствующего нижней точке крана. Одновременно верхнее отверстие герметично закрывают.
  • Водопроводный кран открывают на максимум.
  • Измеряют высоту водяного столба от уровня, установленного как нулевой до начала воздушной пробки. Высоту пробки тоже нужно измерить.

Подробная статья об измерении давления без прибора здесь.

Методы получения льда в морозилке

Существуют для таких целей ледницы. Это пластиковые маленькие емкости, которые разработаны для того, чтобы получать пищевой лед в домашних условиях без особых усилий. Вам необходимо просто поставить эту емкость в морозилку. Вода превратиться в лед значительно быстрее, чем если бы Вы использовали стакан.

Как еще можно ускорить процесс? Существуют некоторые секреты. Когда температура воды станет не далека от ноля градусов, просто киньте в емкость с водой пару крупинок поваренной соли. Некоторые люди могут не поверить в смысл такого действия, ведь по идее соленая вода замерзает дольше, чем пресная. Но не спешите огорчаться и не верить! Этот парадокс Вам только покажется. На самом деле, Вы же небольшое количество соли бросаете, потому вода остается пресной. А несколько крупинок просто помогут процессу кристализации.

Следующий секрет. Понадобится металлическая длинная тонкая пробирка. Наполните водой, опустите эту пробирку в сосуд Дьюара при помощи зажима или проволоки. Опускайте ее не полностью, а так, чтобы жидкий азот не залил. Спустя немного времени — доставайте. При нагревании стенок емкости — лед будет готов и его будет легко извлечь.

Что делать, при замерзании?

В обычных условиях заморозка дистиллята не создает проблем. Замерзший состав необходимо поставить в отапливаемое помещение и подождать.

Когда он оттает и достигнет комнатной температуры, его можно продолжить использовать по назначению. Свойства такого раствора не изменятся.

Не следует ускорять размораживание дистиллированной воды. Нельзя ее нагревать. При данном процессе раствор перестанет быть чистым. В него попадут посторонние примеси из тары, в которой он нагревается.

Если дистиллят замерз внутри аккумулятора, то необходимо предварительно снять его с автомобиля и положить в теплое помещение. Батарея должна оттаять сама при комнатной температуре.

foto 13452-6

Нельзя нагревать ее или включать в процессе размораживания. После обязательно требуется проверить состояние пластин батареи.

Дистиллят в состоянии льда из-за своего расширения может повредить их, приведя в негодность весь аккумулятор.

Только после тщательной проверки батареи можно устанавливать ее обратно на автомобиль и продолжать им пользоваться. Часто замерзшая дистиллированная вода в аккумуляторе является причиной его поломки. В таких ситуациях дистиллят сливается, а батарея либо отдается в ремонт, либо заменяется на новую.

Что делать в случае снижения напора?

Падение напора воды может быть связано с серьезными поломками, но иногда – все дело в длительном отключении электроэнергии или каких-то бытовых проблемах. Так что начинать нужно с тщательного осмотра системы.

В газовом котле

Падение давления в газовом котле приводит к остановке его работы. Современное оборудование обычно оснащено автоматикой, которая отключает котел при прекращении подачи воды.

Владельцу дома нужно:

  1. Осмотреть котел, чтобы убедиться, что нет повреждений.
  2. Проверить всю отопительную систему, чтобы выявить течь.

Причины падения давления в газовом котле при включении горячей воды описаны здесь.

В квартире

Если снизился напор в квартире, нужно:

  • Проверить, нет ли засора в трубах.
  • Проверить на предмет загрязнения аэратор. Если будут обнаружены засоры, устранить их.
  • Если после устранения засора ситуация не изменилась, нужно установить дополнительно проточный насос (это разновидность циркуляционного оборудования). Преимуществом такого насоса является то, что он не требует получения дополнительных разрешений. Напор в этом случае можно контролировать вручную или автоматически.
  • Прибор подбирают так, чтобы его мощность и производительность соответствовали потребностям в подаче воды. Например, если есть три точки водоразбора, то 3,5 кубометра/час – это нормальный показатель, напора хватит для работы приборов.

Регулировка

В частных домах для регулирования уровня напора только проточного насоса недостаточно. Требуется насосная станция или гидроаккумулятор. В этих приборах проводят настройку реле давления воды.

В насосной станции

Здесь за регулировку отвечает реле, которое отключает или включает устройство так, как было описано выше.

Главные его элементы – это закрепленные на металлическом основании контакты.

Чаще всего для работы устройства используются две разные по размеру пружины и мембрана.

У реле часто уже бывают выставлены фабричные настройки.

Сначала проверяют работу системы и уровень напора воздуха в гидроаккумуляторе. После запуска станции давление восстанавливается, его измеряют и фиксируют, питание оборудования отключают, воду из системы спускают. Иногда нужно уменьшить давление.

С реле снимают пластиковый корпус, затягивают гайку большой пружины, закручивая ее по направлению движения часовой стрелки, пока пружина не сожмется до соответствующего уровня.

Вращение маленькой гайки в том же направлении увеличивает разрыв между параметрами для включения и выключения. Положение фиксируют, корпус возвращают на место.

В гидроаккумуляторе

Бак, который используется в насосной станции, называется гидроаккумулятором. Помимо всего прочего, он обеспечивает определенный запас воды. Его работа регулируется реле. За уровнем воды в гидроаккумуляторе следит поплавковый датчик.

Реле здесь устроено так же, как в насосной станции. И настраивают его точно так же. То есть сначала проверяют работу системы, измеряют напор с помощью манометра, затем воду сливают, снимают корпус с устройства, с помощью гаек подстраивают показатели.

Вся информация по регулировке здесь.

Пошаговая инструкция по заморозке воды в морозилке

Скорость замерзания воды зависит, во-первых, от площади поверхности теплообмена, а во-вторых, от толщины водного слоя: чем он больше, тем медленнее будет замерзать весь объем воды (и наоборот). Поэтому налейте воду в такие емкости, чтобы поверхность охлаждения была достаточно большой, а толщина водного слоя – маленькой. Можно использовать, например, ледницы — пластиковые подложки с небольшими и неглубокими емкостями, которые выпускают специально для этой цели – получение пищевого льда в домашних условиях. Поместите такую емкость с водой в морозильник. Лед образуется гораздо быстрее, чем в случае, если бы точно такое же количество воды было налито в пластиковый стакан, например.

Кроме того, можно ускорить замерзание воды следующим образом. Когда ее температура будет уже близка к 0, бросьте в каждую емкость одну- две крупинки поваренной соли. Казалось бы, парадокс, ведь известно, что соленая вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная. Но этот парадокс лишь кажущийся: масса соли будет настолько ничтожной, что вода фактически останется пресной, а крупинки послужат своеобразными инициаторами кристаллизации.

Если у вас есть длинная тонкая емкость типа пробирки (только металлическая), можно очень быстро получить лед с помощью жидкого азота. Опустите эту емкость с водой (с помощью длинного зажима или проволоки) в сосуд Дьюара, разумеется, не полностью, чтобы жидкий азот не залил ее. Через некоторое время достаньте. Как только стенки емкости нагреются, лед легко можно будет извлечь.
Можно использовать для быстрого замерзания воды свойство некоторых химических веществ растворяться, поглощая большое количество тепла. Например, есть такое вещество – аммиачная селитра (аммоний азотнокислый). Оно широко используется в сельском хозяйстве как азотное удобрение. Если лед, который вы хотите получить, используется не в пищевых целях, добавьте аммиачную селитру непосредственно в емкость с охлажденной водой и растворите, перемешивая. Потом снова поставьте емкость в морозильник. Лед образуется через считанные минуты.

В стиральной машине

Установка любой техники, потребляющей воду, требует хорошего напора. Но для стиральных машин это особенно важно.

Каждый производитель старается выпускать такую технику, которая может работать и при снижении напора.

Более подробно о силе давления, необходимого для стиральных машин, читайте в этой статье.

Как устранить течь в трубе под давлением?

Устранение течи в трубе под давлением – это всегда временная мера, поскольку после нее все равно необходим полноценный ремонт. Существует несколько популярных методов:

  1. Установка металлического хомута. Он используется тогда, когда заварить свищ в трубе не получается. При этом хомут стоит достаточно долго, хватит времени на то, чтобы подготовить замену. На место течи устанавливается резина или медицинский жгут, сверху – хомут, который затягивается с помощью болтов.
  2. Применение аварийного клея на основе эпоксидных смол, содержащих вдобавок металлическую пыль. Клей достаточно надежен, но только если течь небольшая, поскольку иначе будет тяжело подготовить поверхность.
  3. Наложение бинта, каждый слой которого пересыпается солью. В итоге получается довольно плотная «повязка». Соль в ней не растворяется, а как бы каменеет, но ненадолго. Такого ремонта хватит только на несколько дней.
  4. Установка самореза – не лучший вид ремонта. Его не хватает надолго, и он очень ненадежен, подойдет он только в том случае, если другого выхода нет.

Еще более детально об устранении течи ищите по ссылке.

Заключение

Под давлением воды понимают зависимость ее массы от силы тяготения Земли. При помощи определенного оборудования показатель этот можно регулировать, однако подбирается оно в зависимости от технических условий.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий