Меню

Таблица замерзания солевого раствора



Таблица замерзания солевого раствора

Если охладить раствор какой-либо соли в воде, то обнаружится, что температура замерзания понизилась. Нуль градусов пройден, а затвердевание не происходит. Только при температуре на несколько градусов ниже нуля в жидкости появятся кристаллики. Это кристаллики чистого льда, в твердом льде соль не растворяется.

Температура замерзания зависит от концентрации раствора. Увеличивая концентрацию раствора, мы будем уменьшать температуру кристаллизации. Самую низкую температуру замерзания имеет насыщенный раствор. Понижение температуры замерзания раствора совсем не малое: так, насыщенный раствор поваренной соли в воде замерзнет при — 21 °С. При помощи других солей можно добиться еще большего понижения температуры; хлористый кальций, например, позволяет довести температуру затвердевания раствора до -55°С.

Рассмотрим теперь, как идет процесс замерзания. После того как из раствора выпадут первые кристаллики льда, крепость раствора увеличится. Теперь относительное число чужих молекул возрастет, помехи процессу кристаллизации воды также увеличатся, и температура замерзания упадет. Если не понижать температуру далее, то кристаллизация остановится.

При дальнейшем понижении температуры кристаллики воды (растворителя) продолжают выделяться. Наконец, раствор становится насыщенным. Дальнейшее обогащение раствора растворенным веществом становится невозможным, и раствор застывает сразу, причем если рассмотреть в микроскоп замерзшую смесь, то можно увидеть, что она состоит из кристалликов льда и кристалликов соли.

Таким образом, раствор замерзает не так, как простая жидкость. Процесс замерзания растягивается на большой температурный интервал.

Что получится, если посыпать какую-нибудь обледеневшую поверхность солью? Ответ па вопрос хорошо известен дворникам: как только соль придет в соприкосновение со льдом, лед начнет таять. Чтобы явление имело место, нужно, конечно, чтобы температура замерзания насыщенного раствора соли была ниже температуры воздуха. Если это условие выполнено, то смесь лед — соль находится в чужой области состояния, а именно в области устойчивого существования раствора. Поэтому смесь льда с солью и будет превращаться в раствор, т. е. лед будет плавиться, а соль растворяться в образующейся воде. В конце концов либо весь лед растает, либо образуется раствор такой концентрации, температура замерзания которого равна температуре среды.

Площадь дворика в 100 м 2 покрыта ледяной коркой в 1 см — это уже не мало льда, около 1 т. Подсчитаем, сколько соли нужно для очистки двора, если температура -3°С. Такой температурой кристаллизации (таяния) обладает раствор соли с концентрацией 45 г /л. Примерно 1 л воды соответствует 1 кг льда. Значит, для таяния 1 т льда при -3°С нужно 45 кг соли. Практически пользуются гораздо меньшими количествами, так как не добиваются полного таяния всего льда.

При смешении льда с солью лед плавится, а соль растворяется в воде. Но на плавление нужно тепло, и лед забирает его у своего окружения. Таким образом, добавление соли ко льду приводит к понижению температуры.

Мы привыкли сейчас покупать фабричное мороженое. Раньше мороженое готовили дома, и при этом роль холодильника играла смесь льда с солью.

Источник

Таблица замерзания солевого раствора

7.8. Охлаждающие смеси

Для получения низкой температуры можно воспользоваться поглощением тепла при растворении некоторых солей в воде. Если взять не воду, а лед или снег, то поглощение тепла при их плавлении дает возможность получить еще более низкую температуру. Целесообразно соль и лед перемешивать в мелкоизмельченном виде для создания большей поверхности соприкосновения. В табл. 7.8.1–7.8.6 приведены составы охлаждающих смесей и их эффективность, о которой судят по криогидратной точке, ΔT и Т смеси.

Охлаждающие смеси из воды (или снега) и соли

Пояснение. Если А г соли смешать со 100 г воды при 10–15 °С, то температура понизится на ΔT, °С. При смешении В г соли со 100 г льда или снега температура понижается до криогидратной точки, т. е. до температуры затвердевания водных растворов эвтектического состава.

Охлаждающие смеси из воды и двух солей

Читайте также:  Процент амортизация рента таблица

Пояснение. Если в 100 г воды при 15 °С растворять указанные количества солей, то наступает охлаждение на Δ Т, °С.

52 г NH4Cl + 40 г NaCl

2 г KNO3 + 112 г KSCN

Охлаждающие смеси из кислот и снега

1. При смешении 1 масс. ч. 66% H2SO4 со снегом при температуре –1 °С получают следующие температуры смеси.

Количество снега, масс. ч. Температура смеси, °С
1,097 –37,0
2,52 –30,0
4,32 –25,0
7,92 –20,0
13,08 –16,0

2. При смешении A г 66% H2SO4 с (100 – A) г снега при 0 °С температура понижается на ΔT, °С.

A г H2SO4 ΔТ, °С
47,8 37
42,0 35
35,7 33
31,0 31
25,8 29
22,1 27
18,8 25
15,6 23
12,6 21
9,9 19

3. При смешении указанных ниже кислот со снегом получают смеси с минусовой температурой.

количество, масс. ч.

Охлаждающие смеси из солей с кислотами

1. При смешении кислот с солями температура понижается на ΔT, °С.

Кислота Соль ΔT, °С
формула количество, вес. ч. формула количество, вес. ч.
HCl (2 : 1) 4 Na2SO4 6 35
NH4Cl 4
KNO3 2
HCl (конц.) 5 Na2SO4 8 32
HNO3 (2 : 1) 2 Na2SO4 3 30
HNO3 (2 : 1) 4 Na3PO4 6 30
HNO3 (2 : 1) 5 Na2SO4 6 38
NH4NO3 5
H2SO4 (1 : 1) 4 Na2SO4 5 28

2. При смешении A г Na2SO4 · 10 H2O с (100 – A) г HCl (24,5% раствор) при 20 °С температура понижается на ΔT, °С.

A г Na2SO4 10H2O ΔT, °С
38,1 28,1
50,4 29,8
63,9 32,5
75,4 32,8

Охлаждающие смеси с твердой углекислотой

Твердая углекислота, взятая в избытке, дает с некоторыми жидкостями при атмосферном давлении следующие температуры.

Вещество Т, °С
(C2H5)2O –77
CH3Cl –82
PCl3 –76
C2H5OH –72
C2H5Cl –60
CHCl3 –77

Антифризные растворы

Наиболее распространены антифризы на основе водных растворов одно-, двух- и трехатомных спиртов.

Источник

Как приготовить эвтектоидный раствор соли для аккумуляторов холода ИЛИ ОТДЫХ НА ПРИРОДЕ ВО ВРЕМЯ ПАНДЕМИИ

В предверии сезона отдыха, в условиях закрытых из-за пандемии границ, очень актуальными становятся поездки на природу, в близлежащие леса и горы.

Так как магазинов там нет, то и продукты придется брать с собой, а, следовательно, требуется их сохранить от порчи.

Для этого пригодится обычная пластиковая бутылка, вот только как правильно сделать из неё аккумулятор холода, ведь там применяется совсем не вода!

Итак, в зависимости от целей, которые Вы преследуете от аккумулятора холода следует использовать разный состав содержимого емкостей. В покупном изделии для Вас нет никакого выбора: что производитель залил, тем Вы и пользуетесь. Производителю, собственно, плевать, какие продукты Вы хотите сохранить. Ему главное продать изделие, а будете Вы им пользоваться или выкинете сразу после покупки, ему не важно.

Так в чем же соль? Вся соль в растворе! А если серьёзно, то всё дело в температуре замерзания жидкости.

Если Вам нужно сохранить охлажденные продукты, не перемораживая их (колбасу, жареную курочку или салат), то следует выбрать раствор с температурой кристаллизации/таяния близкой к нулю. Для этих целей подойдет обычная вода. А вот, если Вы хотите сохранить мороженое в жаркий летний день, то Вам нужен эвтектоидный раствор соли с температурой замерзания -21°С. Если же ваша морозилка в состоянии выдать не более -18°С, а то и -12°С, то тут следует выбрать концентрацию раствора натриевой (поваренной) соли из приведенных ниже данных.

Почему это так важно? Ну, что же, вспомним уроки школьной физики. Помните кривую поглощения тепла жидкостью в разных агрегатных состояниях? Совсем не помните? Тогда я напомню простым примером: пока весь лёд в ведре не растает, вода в нём не нагреется ни на один градус выше ноля.

Вот так и получается, что, пока вся ёмкость с эвтектоидным раствором соли не растает, эта ёмкость будет сохранять температуру -21°С, оберегая мороженое в жаркий день. А, после того как всё растает, она будет медленно нагреваться, еще несколько часов (а, при хорошей теплоизоляции, и десятков часов) сохраняя Ваши продукты, пока они не нагреются окончательно.

Читайте также:  Таблица кодов для кавычка

А вот, если ваша морозилка не в состоянии заморозить такой раствор, то нужно понижать концентрацию соли. Почему так? Посмотрим в таблице:

При концентрации соли в 23,1% достигается наименьшая температура замерзания. Эта концентрация раствора называется эвтектоидной.

Интересный момент, если использовать количество соли превышающее 23%, то лёд в аккумуляторе будет таять начиная с температуры -21°С, но, пока не растает полностью, температура не поднимется выше указанной в таблице. В насыщенном солевом растворе, это порядка 26%, таяние начнется с -21°С, а прекратится при нуле, но, для аккумулятора холода такой режим не годится, поэтому, превышать 23% концентрацию соли крайне не рекомендуется, тут больше, не значит лучше.

Обратите внимание, я дал концентрации для температур на один градус выше рабочих температур морозильников, это сделано специально, для того, чтобы раствор точно замерз, накопив тем самым запас холода для ваших продуктов.

Еще одно, очень важное замечание: литр раствора содержит столько же «мороза», сколько и литр воды (несмотря на то, что тяжелее на 20%). Поэтому, для простого охлаждения шашлыка (или колбаски с молочком) в долгой поездке на пикник не нужно готовить раствор, просто налейте воды в пару пластиковых бутылок и заморозьте их. Жизненное наблюдение: для того, чтобы качественно заморозить полуторалитровую бутыль воды, одной ночи мало, нужно хотя бы 1,5-2 суток, имейте это в виду.

Если хотите заморозить пятилитровую бутыль, то, желательно заложить её в морозилку, суток за трое до начала использования. Иначе, в самой середине бутыли, Вы увидите незамерзшую воду.

Источник

Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2

Теплофизические свойства и температура замерзания водных растворов NaCl и CaCl2

Теплофизические свойства раствора CaCl2 (кальций хлористый)

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры и концентрации соли: удельная теплоемкость раствора, теплопроводность, вязкость водных растворов, их температуропроводность и число Прандтля. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 9,4 до 29,9 %. Температура, при которой приведены свойства определяется содержанием соли в растворе и находится в диапазоне от -55 до 20°С.

Водный раствор хлорида кальция CaCl2 может не замерзать до температуры минус 55°С. Для достижения этого эффекта концентрация соли в растворе должна быть 29,9%, а его плотность составит величину 1286 кг/м 3 .

При увеличении концентрации соли в растворе увеличивается не только его плотность, но и такие теплофизические свойства, как динамическая и кинематическая вязкость водных растворов, а также число Прандтля. Например, динамическая вязкость раствора CaCl2 с концентрацией соли 9,4 % при температуре 20°С равна 0,001236 Па·с, а при увеличении концентрации хлорида кальция в растворе до 30% его динамическая вязкость увеличивается до значения 0,003511 Па·с.

Следует отметить, что на вязкость водных растворов этой соли наиболее сильное влияние оказывает температура. При охлаждении раствора хлорида кальция с 20 до -55°С его динамическая вязкость может увеличиться в 18 раз, а кинематическая — в 25 раз.

Даны следующие теплофизические свойства раствора CaCl2:

  • плотность раствора, кг/м 3 ;
  • температура замерзания °С;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость водных растворов, Па·с;
  • кинематическая вязкость раствора, м 2 /с;
  • коэффициент температуропроводности, м 2 /с;
  • число Прандтля.

Таблица 9. Теплофизические свойства раствора CaCl2

Плотность раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице указаны значения плотности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе от 15 до 30 % при температуре от -30 до 15°С. Плотность водного раствора хлористого кальция увеличивается при снижении температуры раствора и увеличением в нем концентрации соли.

Читайте также:  Таблица вычисления площади и периметра прямоугольника

Таблица 6. Плотность раствора хлористого кальция CaCl2 в зависимости от температуры

Теплопроводность раствора CaCl2 в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплопроводности раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 % при температуре от -20 до 0°С. По мере роста концентрации соли в растворе его теплопроводность снижается.

Таблица 7. Теплопроводность раствора CaCl2 в зависимости от температуры

Теплоемкость раствора CaCl2 при 0°С

В таблице представлены значения массовой теплоемкости раствора хлористого кальция CaCl2 различной концентрации при 0°С. Концентрация соли CaCl2 в растворе от 0,1 до 37,3 %. Следует отметить, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Таблица 8. Теплоемкость раствора CaCl2 при 0°С

Температура замерзания растворов солей NaCl и CaCl2

В таблице приведена температура замерзания растворов солей хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации соли. Концентрация соли в растворе от 0,1 до 37,3 %. Температура замерзания солевого раствора определяется концентрацией соли в растворе и для хлорида натрия NaCl может достигать значения минус 21,2°С для эвтектического раствора.

Необходимо отметить, что раствор хлористого натрия может не замерзать до температуры минус 21,2°С, а раствор хлористого кальция не замерзает при температуре до минус 55°С.

Таблица 1. Температура замерзания растворов соли NaCl и CaCl2

Плотность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице представлены значения плотности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации в зависимости от температуры.
Концентрация соли NaCl в растворе от 10 до 25 %. Значения плотности раствора указаны при температуре от -15 до 15°С.

Таблица 2. Плотность раствора NaCl в зависимости от температуры

Теплопроводность раствора NaCl в зависимости от температуры

В таблице даны значения теплопроводности раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при отрицательных температурах.
Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре от -15 до 0°С. По данным таблицы видно, что теплопроводность водного раствора хлорида натрия снижается по мере роста концентрации соли в растворе.

Таблица 3. Теплопроводность раствора NaCl в зависимости от температуры

Удельная теплоемкость раствора NaCl при 0°С

В таблице представлены значения массовой удельной теплоемкости водного раствора хлористого натрия NaCl различной концентрации при 0°С. Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 %. По данным таблицы видно, что с повышением концентрации соли в растворе, его теплоемкость снижается.

Таблица 4. Теплоемкость раствора NaCl при 0°С

Теплофизические свойства раствора NaCl

В таблице представлены теплофизические свойства раствора хлористого натрия NaCl в зависимости от температуры и концентрации соли. Концентрация хлорида натрия NaCl в растворе от 7 до 23,1 %. Необходимо отметить, что при охлаждении водного раствора хлорида натрия его удельная теплоемкость меняется слабо, теплопроводность снижается, а значение вязкости раствора увеличивается.

Даны следующие теплофизические свойства раствора NaCl:

  • плотность раствора, кг/м 3 ;
  • температура замерзания °С;
  • удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
  • коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град);
  • динамическая вязкость раствора, Па·с;
  • кинематическая вязкость раствора, м 2 /с;
  • коэффициент температуропроводности, м 2 /с;
  • число Прандтля.

Таблица 5. Теплофизические свойства раствора NaCl

Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации при 15°С

В таблице представлены значения плотности растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации. Концентрация соли NaCl в растворе от 0,1 до 26,3 % при температуре раствора 15°С. Концентрация хлорида кальция CaCl2 в растворе находится в диапазоне от 0,1 до 37,3 % при его температуре 15°С. Плотность растворов хлорида натрия и кальция растет при увеличении содержания в нем соли.

Таблица 10. Плотность растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации при 15°С

Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2

В таблице даны значения среднего коэффициента объемного расширения водных растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2 в зависимости от концентрации и температуры.
Коэффициент объемного расширения раствора соли NaCl указан при температуре от -20 до 20°С.
Коэффициент объемного расширения раствора хлорида CaCl2 представлен при температуре от -30 до 20°С.

Таблица 11. Коэффициент объемного расширения растворов хлористого натрия NaCl и кальция CaCl2

  1. Чубик И. А., Маслов А. М. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов.
  2. Данилова Г. Н. и др. Сборник задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1976.- 240 с.

Источник

Adblock
detector