Tabla de Contenidos
Điểm đóng băng hoặc điểm hóa rắn của chất lỏng tương ứng với nhiệt độ đặc trưng ở một áp suất nhất định, tại đó chất lỏng nói trên trở thành chất rắn. Nói cách khác, đó là nhiệt độ tại đó xảy ra quá trình hóa rắn hoặc đóng băng của chất lỏng như nước.
Về nguyên tắc, sự thay đổi pha này là một sự thay đổi thuận nghịch có thể đạt đến trạng thái cân bằng với quá trình ngược lại, quá trình này được gọi là phản ứng tổng hợp. Ví dụ, trong trường hợp nước:
Vì lý do này, điểm đóng băng của nước cũng có thể được định nghĩa là nhiệt độ tại đó trạng thái cân bằng pha được thiết lập giữa nước rắn và lỏng ở áp suất tại đó hệ thống được tìm thấy .
Vì có sự cân bằng giữa nóng chảy và đông đặc, nên điểm đóng băng hóa ra giống với điểm nóng chảy.
Điểm đóng băng so với Điểm đóng băng bình thường của nước
Cần làm rõ rằng điểm đóng băng của bất kỳ chất nào không phải là một đại lượng cố định, vì nó phụ thuộc vào áp suất mà tại đó hệ thống được tìm thấy. Điều này có nghĩa là nước, chẳng hạn, sẽ không tan chảy ở cùng nhiệt độ ở mực nước biển, nơi áp suất khoảng 1 atm, như trên một ngọn núi ở 2.000 masl, nơi áp suất nhỏ hơn 0,8 atm.
Điều tương tự cũng có thể xảy ra đối với các thay đổi pha khác, và tác động đối với điểm sôi thậm chí còn tồi tệ hơn đối với chính điểm đóng băng.
Tuy nhiên, điều đáng hỏi là tại sao lại có chuyện “điểm đóng băng” như thể chỉ có một? Lý do rất đơn giản. Để tránh nhầm lẫn, khái niệm điểm đóng băng hoặc điểm nóng chảy thông thường đã được thiết lập , tương ứng với điểm đóng băng ở áp suất chính xác 1 atm. Điểm đóng băng này là duy nhất và đặc trưng của từng chất tinh khiết. Có một khái niệm tương đương cho điểm sôi và điểm thăng hoa.
Vì vậy, khi chúng ta nói về điểm đóng băng của nước, chúng ta hầu như luôn đề cập đến điểm đóng băng bình thường.
Điểm đóng băng hoặc nóng chảy của nước là gì?
Điểm đóng băng của nước ở áp suất bình thường 1 atm (tức là điểm đóng băng thông thường của nước) chính xác là nhiệt độ tham chiếu của thang nhiệt độ Celsius, và do đó nó có giá trị 0°C. Mặt khác, khi Fahrenheit thiết lập thang đo nhiệt độ mang tên ông, ông đã đặt làm điểm tham chiếu là nhiệt độ thấp nhất mà ông có thể ghi lại, tại đó ông gán giá trị là 0°F, sau đó ông gán điểm nóng chảy hoặc điểm đóng băng. nước có nhiệt độ 32°F.
Ngoài hai đơn vị đo nhiệt độ phổ biến này, còn có hai đơn vị khác cũng quan trọng không kém, đó là thang đo nhiệt độ tuyệt đối Kelvin và thang đo Rankine. Bảng dưới đây cho thấy điểm đóng băng của nước trong bốn thang nhiệt độ được đề cập:
| Tỉ lệ | điểm đóng băng của nước |
| Độ C (°C) | 0°C |
| Kelvin (K) | 273.15K |
| Độ F (°F) | 32°F |
| Rankin (°R) | 491,67°T |
Các yếu tố ảnh hưởng đến điểm đóng băng của nước
Áp lực
Chúng ta đã thấy rằng áp suất có thể ảnh hưởng đến điểm đóng băng của nước. Trong trường hợp này, áp suất càng cao thì điểm đóng băng càng thấp, vì nước ở thể lỏng đặc hơn băng. Với các chất khác thì ngược lại. Tuy nhiên, hiệu quả tổng thể là khá nhỏ.
Để quan sát ảnh hưởng của áp suất đến điểm đóng băng của nước, người ta trình bày ở bảng sau ở một số áp suất khác nhau.
| Áp suất (atm) | Tf ( °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 |
chất hòa tan hoặc tạp chất
Ngoài áp suất, điểm đóng băng của nước có thể thay đổi do sự hiện diện của tạp chất hoặc chất hòa tan trong đó. Đây là hệ quả của một thuộc tính chung của các giải pháp được gọi là “sự suy giảm điểm đóng băng”. Tổng nồng độ các chất hòa tan (hoặc tạp chất) càng cao thì nhiệt độ đóng băng của nước càng thấp. Đặc tính này được sử dụng để làm tan băng trên đường sau khi tuyết rơi và ngăn nước lỏng đóng băng bên trong động cơ trong mùa đông.
Bảng sau đây cho thấy điểm đóng băng hoặc nóng chảy của nước ở áp suất 1 atm nhưng ở các nồng độ muối thông thường (NaCl) khác nhau:
| Nồng độ NaCl (%m/m) | Tf ( °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 |
| số 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 |
| hai mươi | -16,46 | 2,37 | 256.69 | 462.04 |
| 26 | -19.18 | -2,52 | 253.97 | 457.15 |
Như có thể thấy, nồng độ muối có thể ảnh hưởng mạnh đến điểm đóng băng của nước và làm giảm 20°C hoặc thậm chí nhiều hơn.
Người giới thiệu
Chang, R. (2008). Hóa học vật lý (tái bản lần 1 ). Thành phố New York, New York: Đồi McGraw.
Hộp công cụ kỹ thuật. (nd). Băng / Nước – Điểm nóng chảy ở áp suất cao hơn. Truy cập ngày 15 tháng 6 năm 2021, từ https://www.engineeringtoolbox.com/water-melting-temperature-point-pressure-d_2005.html?vA=40&units=B#
thuộc tính cộng tác. (2020, ngày 30 tháng 10). Truy cập ngày 29 tháng 6 năm 2021, từ https://espanol.libretexts.org/@go/page/1889
