jég kristályosítással
Jégképződés mindig kapcsolódik az előfordulása a felület. Ahol a fordított munkamennyiség Lk fogyasztott elsősorban leküzdeni a felületi feszültség a primer interfázis nucleus jégkristályok, a valószínűségét a t határozza meg törvényei statisztikai mechanika.
Kristályossága víz tipikusan hoz társított két fő túlhűtés tényező: a gócképződés sebessége és gócképződési wi lineáris kristályosodási sebességét> 2.
A viszkózus folyadékok minimális értékei W \ Hfr, és még a viszonylag kis hűtési sebességgel lehet megkerülve kristályosítással, átvisszük egy szilárd, amorf (üveges) állapotban. Alacsony viszkozitású víz magas értékei W \ és w2 ilyen átmenet igényel igen nagy hűtési aránya (> 4000 ° C / s), hogy „skip” maximális hőmérsékletű zóna koistallizatsii.
Frenkel G112], még a teljesen tiszta, szabad folyadék, abban az esetben elegendő túlhűtés előfordulhat ingadozása miatt embriók kritikus méretet kristályokat, kedvező körülmények között, és válnak a kristályosodás központok. A fejlesztés a kristályosodás szükséges, hogy a kristályok mennyisége az feltörekvő túlerőben összeomló. Az a feltételezés, hogy a víz a precrystallization állapotban tartalmaz több szilárd fázisú sejtmagok, hogy bizonyos mértékben igazolta, például abnormális megnövekedése a hangsebesség vízben a hőmérséklet körülbelül 0 ° C-on
Gyakorlatilag alapozók kristályvíz mindig jelen vannak az ott egy kisebb szilárd szennyeződéseket, amely tovább csökkenti a határfelületi feszültséget és kristályosítás munka Ak. Ahhoz, hogy gerjeszti a kristályosodás a túlhűtött víz (és vízgőz) leghatékonyabb gyomnövény mikroza- jég vagy olyan anyag, amely lényegében izomorf jég, például ezüst-jodid (Agl).
A kristályosodás (és olvadási) mindig jég határfelületen eredményeként részleges polarizáció felmerül egy elektromos potenciálkülönbség, ahol Syla Toka beállítva arányos a fázisátalakulás arány. Kristályosítása kötött víz, például kapilláris, igényelnek prereduction megfelelő víz szerkezete, beleértve a frusztrált - KORMÁNYZATI kapilláris hidrogénkötések.
A szokásos esetben a zónákban képződött kellően túlhűtött víz intrawater jégkristályok a hőhordozó közeg szimmetria és növekedni a irányai optikai tengelyéhez. Ebben az esetben, kristálynövekedés szabálytalan, és a legtöbb erőteljesen a csúcsok és az élek, azaz. E., ahol több mint telítetlen kötések.
Amikor a kristályosodás a víz, ez megköveteli a túlhűtés hőmérsékleten előforduló fázis - kristálymag fenékjég alapvetően megegyezik a fázis átmeneti hőmérséklet 0 ° C-on Mintegy nukleáció jég képződött kristályok felszabadulása miatt a hő, a kristályosodási hőmérséklet ugrás történik, a helyi víz folyadék túlhűtést és egyes embriókból keletkező jég elolvad. Ezért, hogy fenntartsák a jégképződés eljárás megköveteli folyamatos elvételével a kristályosítási hőt. A 0 ° C-on lehet egy dinamikus egyensúly jég és víz.
A kristályosítási eljárás a felület jég lokalizálódik a határréteg a túlhűtött víz. Szerint Costa [143], a hypothermia víz képződése során a jég felületének függvénye a lineáris sebessége a kristályvíz a hűtőfelület és a -0,02 ° -0,11 ° C aránya 2 és 30 mm / perc. A hőmérséklet a nedvesített felület jég alatt kell lennie 0 ° C-on
Amikor a kristályosodás víz jéggé válik - egy új termodinamikailag stabil fázis. Részben történik, és átalakítják anyagok, azonban érvényesül átmenet molekulák a szilárd fázisban. Recovery történik abban az esetben, a kristályosodási (at Pople - egyenesítése) hidrogénkötések és egyéb jelenségek kvartseobraznuyu a DNS szerkezetét a folyékony víz a kevésbé tömör szerkezete jég.
Mivel normál jég szerkezete tridimitoobraznoy minden egyes molekula kapcsolódik három molekula szerkezeti réteg és egy szomszédos réteg egy molekula, a koordinációs a molekulák száma a jég négy. Változások a termék bizonyos fizikai tulajdonságai a víz hűtés, fagyasztás világosan tükrözik az átalakítás annak szerkezetét.
Így, abban az esetben, hűtővíz normál nyomáson 0.101325 MPa a hőmérséklet T = 4 ° C-on (277,15 K) * = 0 ° C (273,15 K), a sűrűség pB esik 1.000-999,9 kg / m3, és az átalakítás jéggé tovább csökkenthető 916,8 kg / m3 (pA „” 917 (1-0,00015 t). kiszámítjuk a tömeg arány 1 mól víz és jég 18.02. 19.66 „0,916.
Amikor a kristályosodás a víz, igénylő visszavonása fajhő ch = 334 kJ / kg, a fajhő változik kötéssel a SEQ = 4,23 = 2,12 kJ / (kg-K), és a hővezetési 0,55 és YAV = Yal53 = 2 22 W / (m • K). Összehasonlítva jeges vízzel átlagos dielektromos állandó kisebb, mint 30-szor, és a vezetőképesség 500-szor vagy több.
Rendellenes víz sűrűségét csepp, amit elsődlegesen csökkenő tömörségi átlagos molekulatömegű elrendezése. Tulajdonságok víz és jég, különösen, azzal magyarázható, változások számát molekulák sootnoeNyyah Mivel ideiglenesen rögzített polozhonyeM molekulák és mozgó, valamint a befolyása a hidrogénkötés, az üregek a struktúrák és polimerizáljuk a molekulák.
Emerging vízzel kristályosítással egykristályok jég nem ideális kristályrács miatt elkerülhetetlen szerkezeti hibák, különösen diszlokációk típusú (shift) által okozott rendellenesség molekuláris csomagolás és interleaving atomi síkok.
Termikus mozgás eltolódását okozza hozam egyedi mikrorészecskékből internódiumok kristályrétegeiben és képződését megüresedett ( „lyukak”) a kristályszerkezetben, az állásokat meglévő folyadékokban, különösen vízben. Úgy tartják, hogy diszlokáció hibák egyik oka a magas plaszticitás jég, amely meghatározza a hosszú távú erejét jég hűtőszekrények. Jellemzően tridimitoobraznoy jég kristályosodik a hexagonális rendszerben. Azonban, alatti hőmérsékleten -120 ° C-on a jeget a pár egy gyémántszerű köbös szerkezetű. Alatti hőmérséklet -160 ° C-on és nagy gőz hűtési sebességű vákuumban átalakul üvegszerű, amorf jég gyakorlatilag sűrűsége 1300-2470 kg / m3. Egységes kristályok a jég felszíni és intrawater merülnek fel, amikor túlhűtésével a vízmolekulák, minimális energia.
By Altberg [2], a természetes fenékjég (alsó) jég képződik a folyó miatt konvektív csúszás felszíni túlhűtött víz belsejében az áramlási és annak ezt követő kristályosítással főleg homokszemcsék és egyéb szilárd tárgyak.
Abban az esetben, a felületi jég a keletkező víz a légköri hőmérséklet jellemzően 0 ° C alatt együtt egyedi egykristályok jég különösen vízszintes tűs kristályokat, hogy keresztezik a növekedés és a rács. Rések jéggel töltött rácsos monokristályok is kombinálható krisztallitok, hogy éjjel és teljes dogshe- képezünk folyamatos jeges kéreg polikristályos elsősorban egy véletlenszerű elrendezése kristályok. Éjszakai alatt erős sugárzás hő nyugodt vízfelszínen kéreg a jég képződhet még egy pozitív hőmérsékleti.
A további növekedés a jégkristályok kezdeti héja befolyásolja a szomszédos kristályok. Azonban, mivel az anizotrópia a növekedés akkor következik be preferenciális fejlődés a kristályok két típusa van: a) egy függőleges optikai tengelyei a felületre merőlegesen a jegesedés, - a nyugodt víz viszonylag nagy hőmérséklet-gradiens, és b) a vízszintes tengely párhuzamos azzal a felülettel, a jegesedés, - amikor mozgó víz izotermikus neki.
Élelmiszerekkel növekvő kristályok mutatnak az úgynevezett kristályosodási hatás taszító akadályokat. A lassú kristályosítás és a jó vérkeringés édesvíz a szennyeződések legnagyobb része, és a víz van tolva átlátszó jég képződött zöldes kék árnyalatot. Jég képződik elsősorban egy megfelelően nagy méretű krisztallitok orientált egy prizma, melynek átmérője néhány milliméter, és egy viszonylag kis mennyiségű szennyeződések. Amikor gyors kristályosodás és a gyenge keringő jeges víz fordul átlátszatlan fehér színű (átlátszatlan jég), és képviseli az esetben test egy véletlenszerű eloszlását finom kristály aggregátumok átmérője általában kisebb, mint 1 mm, váltakozó szilárd, folyékony és gáz halmazállapotú (levegő) szennyeződések. Ha gyors kristályvíz megnövelt mennyiségű szennyező anyagot néha helyezni nemcsak a kristályok, hanem a alapsíkok bennük. Réteg között a krisztallitok mindig tartalmaznak több szennyeződést, mint a réteg között a egykristályok. Intercrystalline közbenső réteg a az adott esetben a folyó jeges vastagsága körülbelül 3 mikron fagyasztás hőmérséklet -2 ° C és 0,3 mikron, a hőmérséklet körülbelül -20 ° C-on kell jegyezni, hogy a méret a jégkristályokat a vízoldható sókat egy szennyező fordítottan arányos a fagyasztási sebesség és a koncentráció sók.
Ha a jég nem képződik a sík felületre a víz, és a rendkívül kis vízcseppek, amelyek jelen vannak, például a felhők, ahol jelentős lehet a túlhűtés víz (legfeljebb -40 ° C alatt), az elején a kristályosodás akkor nem kívülről, de belülről cseppek, ahol a jég képződik fenékjég. Nagy csepp víz után hipotermia általában kezdődik, hogy fagyassza be kívülről.
Ha friss vízjég kristályosodás növekvő előtt szinte sima. A vizet tartalmazó át E9 az körülbelül 40 g és .vozduha tonna (30 ° C - csak 20 g) a kristályosodás során, amikor az első levegő áramlik azonosítja extra- vagy mezhkristallit- dimenziós térben.
A kristályosítással sós víz (hőmérsékleten kezdődik összetétele határozza meg, és a sók koncentrációja) növekvő jég elöl érdesített, a nyúlványok, a tetejét, amely területeken vannak az alacsonyabb koncentrációjú sók. Elsősorban kristályosított vízkötő társított kevesebb sót ionok. Ezt követően só-ionok lehetnek különböző mértékben és a dehidratált só kiesik a megoldást aszerint, hogy azok oldhatóságát. Ez lehet kialakítva, és megfelelő hőmérsékletű kristályos hidrátok. A jeges-vízben oldható szennyeződések a múltban elsősorban helyeztünk be a kamrákba a kristályok, ami fontos, például a gyártás jég sóoldattal.
A jégképződés, többek között struktúrák rendszerint vannak deformálva, különösen abban az esetben, befagyasztása nedves talaj vagy víz a porózus zerotore. A legkisebb deformációt van ellátva gyors és egyenletes megszilárdulása víz biológiai közegben a krioprotektánsok (glicerin stb). Ebben az esetben, egy rész víz „üvegesített”, és a másik köti vagy formák mikrokristályokat, amelyek található elsősorban kívül biológiai sejtek. Egy különösen kristályosítási eljárás jég szublimációs gőz (és a fordított jelenség a jég szublimációs párolgás során).
A felhasználásra jeges hűtés van beállítva, mint bepárlási kerítés jég, és a szublimációs jégképződés formájában „hó coat”. Elegendően alacsony hőmérsékleteken szublimált jég képződik formájában hópelyhek, mint például a magas felhők. Kristályosítása légköri jég hó kezd magokon, ebben az esetben - a porszemcséket. Kialakulását és növekedését a kristályos hópelyhek álló hagyományos vagy szublimált jég, kapcsolódik a hőmérséklet, nyomás és az atmoszféra nedvességtartalma. Csak kristály alakú, és már elérte a kritikus tömeget, nagy hópelyhek leszáll a földre.
Meg kell jegyezni, hogy a növekedés a nagy hópelyhek rovására apró kristályok és cseppek jár fokozott rugalmassága gőz kis kristályok és cseppek. Rugalmasság ugyanaz a pár függ a görbülete és a víz felületi feszültségét cseppecskék vagy jégkristályok. Mesterséges bevezetése magvak jégképződés a felhők gyakorlatilag alkalmazzák a Dnyeper snegovaniya téli növények télen kevés hó.
Olvadó jég. Ez megelőzi a jégképződés vagy más túlhűtés víz és olvadási - előolvasztás folyamat nem jár a túlmelegedés lényegében szilárd fázisú, mivel a felszíni jég normál nyomáson kezd olvadni hőmérsékleten (HS (273,15 K) megolvadását eltérően nem kristályosodik. jelentős erő legyőzi a víz felületi feszültségét. Far annak elhelyezése molekulák inherens jég változások olvadási tartományt érdekében, jellemző a víz.
A belső energia esetében növekedett jégolvadás. Alapján a fajhője olvadó jég 334 kJ / kg, és a szublimációs hő 2840 kJ / kg, amely jellemzi az törés a molekuláris kötések lehetnek fokát csillapítása molekuláris kötéseket az olvasztás során hozott egyenlő 12%. Ezek közül mintegy 9% -os hidrogén-kötések, és csak 3% a van der Waals-kapcsolat.
Abban az esetben, jég olvadása tartózkodási ideje a molekulák az egyensúlyi helyzete változik hirtelen. Az aktiválási energia (potenciálgát) E csökken, amint E kisebb mint E, jeges vízzel. Mindig meglévő hibák a kristályrács szerkezetét és tovább csökkenti a szennyező aktiválási energia. Olvadó jég általában kezdődik a felületén a arcok és széleit a kristályok és szennyezéseket helyszíneken, amelyek fúziós primerek. A felület az olvadó jég mindig microroughness.
A legbonyolultabb jég olvadási folyamat tagjai más struktúrák, például abban az esetben, jeges talajon. Vízoldható sók jeges elősegítik olvadása annak mind kívül és belül.
Szükséges hangsúlyozni, hogy a friss olvadék jég átmenetileg tároljuk néhány fizikai tulajdonsága, hogy közelebb van a jég, mint a víz, közel nulla hőmérsékleten. Inherens jég molekuláris tulajdonságok ideiglenesen át felolvasztott vizet, mint látszólag „és okoz megnövekedett biológiai aktivitást. Elektromos olvadása során a jég, valamint a speciális ICE aktivitás és svezhetaloy víz hatással lehet, például, élelmiszer-ipari termékek hűtött olvadó jég. Technológiailag, az is fontos, hogy az olvadó jég elnyeli sok gázt, és így a kellemetlen szagokat.
Részletesebben a fizika és a kémia, a víz és a jég tárgyalja monográfiák Fritsmana [113] Dorsey [138] Fletcher és [141], különösen olvadási folyamatot - Ubbelohde [107], a víz szerkezetét és jég -to működik Shumskogo [129] Zatsepina [51] Eisenberg Kautsmana és [131].