Ποιο είναι το Σημείο Πήξης του Νερού; Φαρενάιτ, Κελσίου και Κέλβιν

Γνωρίζετε το σημείο πήξης του νερού; Είναι το σημείο πήξης το ίδιο με το σημείο τήξης; Ακολουθεί μια ματιά στη θερμοκρασία του σημείου πήξης, στους παράγοντες που το επηρεάζουν και αν είναι πανομοιότυπο με το σημείο τήξης.

Θερμοκρασία κανονικού σημείου πήξης νερού

Η θερμοκρασία του σημείου πήξης του νερού είναι 32 °F, 0 °C ή 273,15 K . Σημείωση, η θερμοκρασία Kelvin στερείται σύμβολο μοιρών, επειδή η κλίμακα Kelvin είναι μια απόλυτη κλίμακα θερμοκρασίας. Αυτή είναι η θερμοκρασία στην οποία το υγρό νερό υφίσταται μια μετάβαση φάσης για να γίνει στερεός πάγος σε 1 ατμόσφαιρα πίεσης.

Διαφορά μεταξύ σημείου πήξης και σημείου τήξης

Το σημείο πήξης είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα υγρό μετατρέπεται σε στερεό, ενώ το σημείο τήξης είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα στερεό μετατρέπεται σε υγρό. Για τους περισσότερους πρακτικούς σκοπούς, οι δύο θερμοκρασίες είναι ίδιες. Έτσι, το σημείο τήξης του νερού είναι επίσης 32 °F, 0 °C ή 273,15 K.

Μερικές φορές το σημείο πήξης του καθαρού νερού μπορεί να είναι πολύ χαμηλότερο από το κανονικό σημείο πήξης ή σημείο τήξης. Ο λόγος είναι ότι είναι εύκολο να υπερψυχθεί το νερό. Το υπερψυγμένο νερό είναι νερό που στερείται ακαθαρσιών, φυσαλίδων αέρα ή επιφανειακών ελαττωμάτων που επιτρέπουν το σχηματισμό κρυστάλλων. Το πολύ καθαρό νερό σε ένα λείο δοχείο μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασία από -40 έως -42 °F (-40 °C) πριν παγώσει το στερεό!

Παράγοντες που μπορούν να αλλάξουν το σημείο πήξης

Αν κοιτάξετε ένα διάγραμμα φάσης, θα δείτε ότι η θερμοκρασία του σημείου πήξης εξαρτάται από την πίεση. Για τις περισσότερες ουσίες, η μείωση της πίεσης κάτω από 1 ατμόσφαιρα μειώνει το σημείο πήξης. Ωστόσο, το αντίθετο συμβαίνει με το νερό. Η αύξηση της πίεσης αρχικά δίνει χαμηλότερο σημείο πήξης. Ο λόγος είναι ότι ο δεσμός υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού κάνει το υγρό πιο πυκνό από το στερεό και πολύ σταθερό. Με πολύ χαμηλή πίεση, το νερό αλλάζει απευθείας από υδρατμούς σε πάγο χωρίς να γίνεται ποτέ υγρό.

Οι ακαθαρσίες επηρεάζουν επίσης το σημείο πήξης του νερού. Σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις, η διάλυση μιας ουσίας (π.χ. ζάχαρη, αλάτι, αλκοόλ) μειώνει το σημείο πήξης. Αυτό ονομάζεται κατάθλιψη σημείου πήξης. Είναι μια συλλογική ιδιότητα της ύλης, που σημαίνει ότι εξαρτάται από τον αριθμό των σωματιδίων που προστίθενται στο νερό και όχι από τη χημική φύση των σωματιδίων. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Λιντς βρήκαν μια εξαίρεση στην κατάθλιψη του σημείου πήξης. Το θειικό αμμώνιο, ένα άλας, στην πραγματικότητα αυξάνει το σημείο πήξης του νερού.

Τα σωματίδια που δεν διαλύονται στο νερό, όπως η σκόνη ή η γύρη, αυξάνουν επίσης το σημείο πήξης του νερού. Τα σωματίδια λειτουργούν ως σημεία πυρήνωσης. Βασικά, δίνουν στα μόρια του νερού ένα σημείο σύνδεσης για να ξεκινήσει η διαδικασία κρυστάλλωσης σε πάγο. Τα χιονοδρομικά κέντρα χρησιμοποιούν αυτήν την ιδιότητα για να κάνουν χιόνι σε θερμοκρασίες πάνω από το μηδέν.

Αναφορές

• Atkins, P.W. (2017). Στοιχεία Φυσικής Χημείας . ISBN 978-0-19-879670-1.
• Pedersen, U.R.; et al. (Αύγουστος 2016). «Θερμοδυναμική κατάψυξης και τήξης». Επικοινωνίες για τη φύση . 7 (1):12386. doi:10.1038/ncomms12386
• Zachariassen, K.E.; Kristiansen, E. (Δεκέμβριος 2000). «Πυρήνωση πάγου και αντιπυρηνοποίηση στη φύση». Κρυοβιολογία . 41 (4):257–79. doi:10.1006/cryo.2000.228