bază fizică a formării gheții

Există două cazuri când apa de răcire cu gheață. În primul rând, atunci când nu cristale de apă-gheață sau nuclee pentru formarea lor, al doilea - atunci când în apă prezentă răcit. Fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici de formare a gheții. În primul caz, procesul de formare a gheții se caracterizează prin foarte complexă și încă puțin înțeleasă. În al doilea caz procesul de formare a gheții mai simplu, care să permită să se determine dependența cantitativă a grosimii și a vitezei de congelare condiții de răcire cu apă cu gheață și set, astfel, gradul de influența factorilor individuali asupra procesului.

În refrigerare, formarea de gheață este aproape întotdeauna are loc într-un mediu în care există premisele necesare pentru apariția de cristale de gheata. Formarea fazei solide din lichid începe doar la puncte separate - centre de cristalizare. La rândul său, formarea nucleația primară este posibilă numai în lichid subrăcit. Subracire - diferența de temperatură numită între temperatura de topire a fazei solide și temperatura la care sunt alocate primele cristale. După apariția temperaturii cu cristale lichide este crescută la temperatura de topire. Necesitatea subrăcire este cauzată de faptul că grupul rezultat (cristale dispersate), cu dispunerea ordonată a moleculelor aproape de structura cristalină a fazei solide instabile. Aceste categorii, în conformitate cu structura în mod continuu quasicrystalline lichid distrus prin mișcarea termică a moleculelor. Atunci când temperatura lichidului devine mai mică decât punctul de topire, efectul mișcării termice a moleculelor scade.

Cu toate acestea, aceste categorii, care reprezintă doar câteva dintre molecule cu orientarea corectă cristalină, și rămân instabile sub suprarăcire. Gruparea cristalină devine stabilă numai atunci când aceasta conține mai multe sute de molecule. Formarea unor astfel de grupuri nu se poate întâmpla în mod spontan: necesită conținut în solide lichide. Stabilitatea acestor grupuri poate avea loc numai la interfața de particule lichide și solide, deoarece aici există un film lichid având proprietăți speciale de orientare moleculară pe care o disting de restul lichidului.

Atunci când se deplasează apa din pereții răciți ai primelor cristale care urmează să fie alocate sub forma unui strat subțire de gheață, deoarece este cel mai supraracita film de lichid. cu proprietățile organizației moleculare necesare pentru formarea unor grupuri stabile.

Cele mai favorabile condiții sunt atunci când peretele de transfer de căldură în funcție de structura lor de suprafață este apropiată de cea a cristalelor de gheață, și când transferul de căldură prin perete are loc intensiv. De aceea, pereții metalici rugoase, în special cupru, cu răcire viguroasă creează condiții mai favorabile pentru formarea primelor cristale de gheață decât netedă și lustruită. în special de sticlă, prin răcirea lor încet.

Cu viguros de apă de răcire la o temperatură de peste 0 ° C într-un perete metalic subțire un strat continuu de gheață și subrăcire apă scade brusc la o miime de grad (practic, se poate considera că subrăcire este absent). Temperatura suprafeței de gheață, la limita cu apa în timpul procesului de răcire suplimentar rămâne constantă la 0 ° C, Intr-adevar, temperatura de topire a gheții la presiunea atmosferică nu poate fi mai mare de 0 ° C, a fost cunoscut faptul că au o substanță de fază dublă într-o stare supraîncălzită nu poate. Pe de altă parte, temperatura poate fi redus cu doar câteva miimi de grad. Astfel, practic temperatura gheții la interfața poate fi luată ca 0 ° C

Această caracteristică importantă a procesului de congelare gheață într-un perete răcit, spălat cu apă, oferă un design relativ simplu, în funcție ce caracterizează dinamica de congelare în gheață temperatura apei peste zero.