Перейти к содержимому
Форум химиков на XuMuK.ru
  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу

PassionPlay

толщина льда, при различных температурах

Рекомендуемые сообщения

Здравствуйте, помогите разрешить спор. Началось все с того, что преподаватель задал это вопрос на паре, а мы с другом смотрим с разных сторон на вопрос. Суть такова:

возьмем сосуд с водой, поставим его в контейнер, который полностью экранирован от окружающей среды. Понизим температуру в контейнере до -30°с и оставим до установления равновесия. В итоге получим слой льда в сосуде толщиной h. Теперь суть вопроса: если поднять температуру в контейнере до -10°с и оставить на время τ→∞ будет ли уменьшаться толщина льда или останется постоянной величиной? Если будет уменьшаться, то какой вид примет график зависимости в координатах h-τ?

 

Я думаю, что толщина будет уменьшаться, ведь изначально когда температура стала -30°с избыток энергии был именно у воды, и в следствии выравнивания энергетического баланса, вода кристаллизовалась выделяя при этом энергию в окружающую ее среду, потом же когда температура стала -10°с, избыток энергии окажется в среде и энергия пойдет из среды в воду, при этом будет таять лед.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Вода замерзает при 0 °с. Если во всем объеме одинаковая температура, то безразлично -30, -10, либо -0.5 °с, вся вода будет ввиде льда.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Гость Ефим

Здравствуйте, помогите разрешить спор. Началось все с того, что преподаватель задал это вопрос на паре, а мы с другом смотрим с разных сторон на вопрос. Суть такова:

возьмем сосуд с водой, поставим его в контейнер, который полностью экранирован от окружающей среды. Понизим температуру в контейнере до -30°с и оставим до установления равновесия. В итоге получим слой льда в сосуде толщиной h. Теперь суть вопроса: если поднять температуру в контейнере до -10°с и оставить на время τ→∞ будет ли уменьшаться толщина льда или останется постоянной величиной? Если будет уменьшаться, то какой вид примет график зависимости в координатах h-τ?

 

Я думаю, что толщина будет уменьшаться, ведь изначально когда температура стала -30°с избыток энергии был именно у воды, и в следствии выравнивания энергетического баланса, вода кристаллизовалась выделяя при этом энергию в окружающую ее среду, потом же когда температура стала -10°с, избыток энергии окажется в среде и энергия пойдет из среды в воду, при этом будет таять лед.

Условия задачи несколько туманные. Что значит - "температура в контейнере"? Температура чего? Можно предположить так: ставим в контейнер наш сосуд, с водой, охлаждённой до 0С, запечатываем его и заполняем остаток пространства в контейнере воздухом с температурой -30С. Часть воды при этом кристаллизуется. После установления равновесия получаем воду с температурой 0С, лёд с температурой 0С и воздух с температурой 0С. После чего заменяем этот воздух на воздух с температурой -10С. Совершенно очевидно, что после установления равновесия толщина слоя льда в сосуде увеличится.

Иначе - какое может быть равновесие, если в контеёнере -30, а в сосуде 0С? Или Вы неправильно формулируете задачу, или - одно из двух. :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Гость Ефим

Может тут иное имелось ввиду. Сосуд с абсолютно прочными и твёрдыми стенками, полностью заполненный водой, выставляется на мороз в -30С. НВнутри намораживается лёд, давление повышается, и в какой-то момент наступает равновесие. При повышении давления температура замерзания воды понижается. Получаем лёд при -30 и воду при -30. Если понизить температуру, то совершенно очевидно, что толщина слоя льда уменьшится. А зависимость толщины слоя льда от температуры в этом случае будет определяться формой сосуда, диаграммой состояния вода-лёд и сжимаемостью льда и воды. В общем случае это будет некая кривая :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

забудем про контейнер, возьмем пример из жизни:

есть, допустим, ставок. Температура воздуха -30. стоит она 10 дней, соответсятвенно намерзает определенный слой льда, и после этого температура повышается до -10. Будет ли при таких условиях размерзаться лед или его толщина будет увеличиваться, или уменьшаться?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Будет увеличиваться.

Изменено пользователем aversun

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Гость Ефим

забудем про контейнер, возьмем пример из жизни:

есть, допустим, ставок. Температура воздуха -30. стоит она 10 дней, соответсятвенно намерзает определенный слой льда, и после этого температура повышается до -10. Будет ли при таких условиях размерзаться лед или его толщина будет увеличиваться, или уменьшаться?

При условии, что между массой воды и массой льда существует равновесие - то есть лёд не остывает ниже нуля градусов - пока не замёрзнет вся вода - его толщина будет увеличиваться. А вот если заняться неравновесными делами - и рассматривать реальный процесс намерзания льда - учитывать теплопроводность ледяного слоя, его теплоёмкость, конвекцию воды возле слоя, её эффективную теплопроводность - то тут суперкомпъютер Вам в помощь! :) Если ограничиться минимумом параметров - то можно получить ответ. Вот только какой смысл будет в этом ответе?

 

Будет увеличиваться.

Хотя - согласен. И без суперкомпъютера ясно, что увеличиваться будет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

По моему все просто и без суперкомпьютера, пока внешняя температура ниже замерзания воды, отсутствуют внутренние постоянные источники тепла и теплопроводность ледяного покрова отлична от нуля, будет замерзать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Гость Ефим

По моему все просто и без суперкомпьютера, пока внешняя температура ниже замерзания воды, отсутствуют внутренние постоянные источники тепла и теплопроводность ледяного покрова отлична от нуля, будет замерзать.

И я - о том же. Интересно другое - что же имел в виду преподаватель, когда формулировал эту задачу? Коварный замысел так и остался не ясным! Ответ же - лежит на поверхности (замерзающего сосуда :lol:).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

забудем про контейнер, возьмем пример из жизни:

есть, допустим, ставок. Температура воздуха -30. стоит она 10 дней, соответсятвенно намерзает определенный слой льда, и после этого температура повышается до -10. Будет ли при таких условиях размерзаться лед или его толщина будет увеличиваться, или уменьшаться?

 

Что бы толщина льда изменялась при изменении температуры нужны например такие условия:

1. Имеется постоянный приток тепла от дна водоема.

2. При уменьшении температуры над поверхностью, скорость отдачи тепла от водоема увеличивается.

3.Чем толще лед, тем меньше отдача тепла.

Изменено пользователем Ramus

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

×