Tabla de Contenidos
Bir sıvının donma noktası veya katılaşma noktası , söz konusu sıvının katı hale geçtiği belirli bir basınçta karakteristik sıcaklığa karşılık gelir. Başka bir deyişle, su gibi bir sıvının katılaşma veya donma işleminin gerçekleştiği sıcaklıktır.
Prensip olarak, bu faz değişimi, füzyon adı verilen ters işlemle dengeye ulaşabilen geri dönüşümlü bir değişikliktir. Örneğin, su durumunda:
Bu nedenle suyun donma noktası, sistemin bulunduğu basınçta katı ve sıvı su arasında faz dengesinin kurulduğu sıcaklık olarak da tanımlanabilir .
Erime ile katılaşma arasında bir denge olduğu için donma noktası ile erime noktası aynı olur.
Donma Noktası ve Suyun Normal Donma Noktası
Sistemin bulunduğu basınca bağlı olduğundan, herhangi bir maddenin donma noktasının sabit bir miktar olmadığı açıklığa kavuşturulmalıdır. Bu, örneğin suyun, basıncın 1 atm civarında olduğu deniz seviyesinde, basıncın 0,8 atm’den az olduğu 2.000 masl’deki bir dağda olduğu gibi aynı sıcaklıkta erimeyeceği anlamına gelir.
Aynı şey diğer faz değişimleri için de söylenebilir ve kaynama noktası üzerindeki etki, donma noktasının kendisinden bile daha kötüdür.
Ancak, sormakta fayda var, o zaman neden “donma noktası” sanki tek bir noktaymış gibi konuşuluyor? Nedeni çok basit. Karışıklığı önlemek için, tam olarak 1 atm basınçta donma noktasına karşılık gelen normal donma veya erime noktası kavramı oluşturulmuştur . Bu donma noktası benzersizdir ve her saf maddenin karakteristiğidir. Kaynama noktası ve süblimleşme noktası için eşdeğer bir kavram vardır.
Bu nedenle, suyun donma noktasından bahsettiğimizde, neredeyse her zaman normal donma noktasından bahsediyoruz.
Suyun donma veya erime noktası nedir?
1 atmosferlik normal basınçta suyun donma noktası (yani suyun normal donma noktası), tam olarak Celsius sıcaklık ölçeğinin referans sıcaklığıdır ve bu nedenle 0°C değerindedir. Öte yandan, Fahrenheit kendi adını taşıyan sıcaklık ölçeğini oluşturduğunda, referans noktası olarak kaydedebileceği en düşük sıcaklığı belirledi ve buna 0°F değerini atadı ve ardından erime noktası veya donma noktası atadı. suyun sıcaklığı 32°F.
Bu iki popüler sıcaklık birimine ek olarak, Kelvin mutlak sıcaklık ölçeği ve Rankine ölçeği olan eşit derecede önemli iki sıcaklık birimi daha vardır. Aşağıdaki tablo, belirtilen dört sıcaklık ölçeğinde suyun donma noktasını göstermektedir:
| Ölçek | suyun donma noktası |
| Santigrat (°C) | 0°C |
| Kelvin (K) | 273.15K |
| Fahrenhayt (°F) | 32°F |
| Derece (°R) | 491,67°K |
Suyun Donma Noktasını Etkileyen Faktörler
Basınç
Basıncın suyun donma noktasını etkileyebileceğini zaten gördük. Bu durumda, sıvı su buzdan daha yoğun olduğundan, basınç ne kadar yüksek olursa, donma noktası o kadar düşük olur. Diğer maddelerde bunun tersi olur. Bununla birlikte, genel etki oldukça küçüktür.
Basıncın suyun donma noktası üzerindeki etkisini gözlemlemek için, aşağıdaki tabloda birkaç farklı basınçta sunulmuştur.
| Basınç (atm) | T f (°C) | Tf ( °F) | Tf ( K) | Tf ( °R) |
| 0.01 | 0 | 32 | 273,20 | 491.70 |
| 0.1 | 0 | 32 | 273,20 | 491.70 |
| 1 | 0 | 32 | 273,15 | 491.67 |
| 10 | -0.1 | 31.9 | 273.10 | 491.60 |
| 100 | -0.8 | 30.6 | 272.40 | 490.30 |
çözünen maddeler veya safsızlıklar
Basınca ek olarak, suyun donma noktası, içindeki safsızlıkların veya çözünmüş çözünen maddelerin varlığına bağlı olarak değişebilir. Bu , “donma noktası alçalması” adı verilen çözümlerin bağlaşık özelliğinin bir sonucudur . Çözünen maddelerin (veya safsızlıkların) toplam konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, suyun donma noktası o kadar düşük olur. Bu özellik, bir kar yağışından sonra yollardaki buzu eritmek ve kışın sıvı haldeki suyun motorların içinde donmasını önlemek için kullanılır.
Aşağıdaki tablo, 1 atmosferlik bir basınçta ancak farklı ortak tuz (NaCl) konsantrasyonlarında suyun donma veya erime noktasını göstermektedir:
| NaCl konsantrasyonu (%m/m) | T f (°C) | Tf ( °F) | Tf ( K) | Tf ( °R) |
| 0 | 0 | 32 | 273,15 | 491.67 |
| 0,5 | -0.3 | 31.46 | 272,85 | 491.13 |
| 1 | -0.59 | 30.94 | 272,56 | 490,61 |
| 2 | -1.19 | 29.86 | 271.96 | 489,53 |
| 3 | -1.79 | 28.78 | 271.36 | 488.45 |
| 4 | -2.41 | 27.66 | 270.74 | 487.33 |
| 5 | -3.05 | 26.51 | 270.1 | 486.18 |
| 6 | -3.7 | 25.34 | 269.45 | 485.01 |
| 7 | -4.38 | 24.12 | 268,77 | 483,79 |
| 8 | -5.08 | 22.86 | 268.07 | 482,53 |
| 9 | -5.81 | 21.54 | 267.34 | 481.21 |
| 10 | -6.56 | 20.19 | 266.59 | 479,86 |
| 12 | -8.18 | 17.28 | 264,97 | 476.95 |
| 14 | -9.94 | 14.11 | 263.21 | 473,78 |
| 16 | -11.89 | 10.6 | 261.26 | 470.27 |
| 18 | -14.04 | 6.73 | 259.11 | 466.4 |
| yirmi | -16.46 | 2.37 | 256.69 | 462.04 |
| 26 | -19.18 | -2.52 | 253,97 | 457.15 |
Görülebileceği gibi, tuz konsantrasyonu suyun donma noktasını güçlü bir şekilde etkileyebilir ve 20°C veya daha fazla azaltabilir.
Referanslar
Chang, R. (2008). Fiziksel Kimya (1. baskı ). New York, New York: McGraw Tepesi.
Mühendislik Araç Kutusu. (son). Buz / Su – Daha Yüksek Basınçta Erime Noktaları. Erişim tarihi: 15 Haziran 2021, https://www.engineeringtoolbox.com/water-melting-temperature-point-pressure-d_2005.html?vA=40&units=B# adresinden alındı
kolligatif özellikler. (2020, 30 Ekim). Erişim tarihi: 29 Haziran 2021, https://espanol.libretexts.org/@go/page/1889
