Сколько соли добавлять в раствор при минусовой температуре: Сколько можно сыпать соли в раствор для кладки кирпича? - Стройка и ремонт - Стройматериалы в Иркутске

Методы строительства фундамента при минусовой температуре

Фундамент – основа дома, поэтому его закладка требует предельной внимательности и соблюдения определенных норм. Нужно учитывать все факторы, в том числе и погодные условия. В данной статье вы найдете информацию о том, при какой температуре воздуха можно заливать фундамент, чтобы он не терял прочность и не изменялся со временем.

Как известно, именно от фундамента и от того, как он заложен, зависит дальнейшая эксплуатация здания. Именно поэтому к его закладке подходят со всей ответственностью. Считается, что более благоприятный период для бетонных работ является теплое время года. Однако, строительство дома – дело трудоемкое и требует много времени, оно может затянуться надолго до первых холодов. Как быть в такой ситуации?

Безусловно, по всем строительным нормам и правилам заливать бетон при минусовой температуре нежелательно. Одна из причин того является то, что бетон может разрушаться при минусовой температуре, так как вода, которая входит в состав цемента начинает замерзать, потом образуются трещины. Помимо этого, при неблагоприятных температурных условиях процесс твердения бетонной смеси останавливается. Однако, существует исключение — морозостойкий бетон.

Все мы знаем, что наша страна большая, и некоторые районы и области расположены там, где температура воздуха чаще всего минусовая. Тогда как быть жителям, которые хотят построить дом? Современные технологии разработали для таких случаев некоторые приемы, позволяющие им заливать бетон без нарушения естественных процессов твердения.

Заливка бетона в условиях мороза

Прежде чем залить фундамент при минусовой температуре, необходимо создать благоприятные условия, которые не будут способствовать замерзанию бетонной смеси. Вот некоторые советы для создания таких условий:

Следует повысить температуру бетонной смеси за счет подогрева до того момента, пока она не достигнет критической прочности;
Обогреть изнутри с помощью электроэнергии;
Обогреть снаружи с помощью электричества или действия пара;
Использование теплоизоляционной опалубки с применением утеплителя;
Введение специальных компонентов в бетонный раствор, которые препятствуют возникновению застыванию.

Каждый из представленных методов имеет свои особенности, поэтому, чтобы подобрать правильный метод, следует обратить внимание на устройство подземной части строения.

Подогреваем фундамент

Для подогрева бетона при заливке фундамента смесь готовят на основе воды с температурой от 60 до 90 градусов. Следует учесть, что такой способ можно использовать только при температуре выше -15 градусов.

Обогрев изнутри и снаружи

Внутренний разогрев подошвы заключается в следующем. В соответствии с явлением кондукции (передача тепла от теплого холодному) обогревается только часть будущей постройки. И эта часть – бетонный фундамент. Обогрев осуществляется за счет электрического тока. Наружный обогрев можно сделать с помощью специальной передвижной опалубки, имеющей нагревательные элементы, которые в свою очередь за счет электроэнергии и действия пара выделяют тепло.

Минусы этих способов заключаются в том, технология обогрева весьма сложная, необходима, прежде всего, консультация специалиста. Более того, чтобы осуществить такой обогрев потребуется значительная сумма денег, т.к. цена довольно высокая. Однако применять данный способ разрешается даже при -25 градусах.

Теплоизоляция конструкций

Существует и более простой метод обогрева. Утеплить конструкцию можно с помощью опалубки или же сыпучим, листовым материалом. В данном случае будет работать принцип термоса: необходимое количество тепла будет выделяться при твердении цементного раствора, которого достаточно для того, чтобы обогреть конструкцию. Однако при сильно низких температурах этот метод перестает функционировать, а значить использовать его нежелательно. Но есть выход из положения: возможно его использование совместно с другим методом, что значительно улучшит результат. Кроме всего прочего, необходимо утеплить и защитить сам фундамент от возможных осадков: после того, как закончите заливку, покройте его слоем опилок.

Примеси для поддержания температуры бетона

Этот способ представляет собой введение в цементную смесь вместе с подогретой водой специальных добавок. Они значительно замедляют ее твердение. Добавки изготовлены на основе хлоридов калия и натрия или соли. В раствор необходимо добавить от 2 до 15 процентов компонентов (количество зависит от погоды и состава самого цемента).

Однако прежде чем применять тот или иной пластификатор следует учесть, что не все сочетаются с той или иной арматурой. Поэтому перед тем как добавить их в цементный раствор нужно внимательно изучить инструкцию. Следует помнить, что, если применяются добавки в смеси, не следует исключать прогревание смеси и утепление опалубки.

Преимущества работ при отрицательных температурах

Несмотря на то, что погодные условия с плюсовой температурой являются наиболее благоприятными для закладки фундамента, минусовая температура также имеет свои преимущества:

Если работы идут на хрупких грунтах, то при тепле они рассыпаются, а в холод сохраняют свою форму, что значительно упрощает строительство;
Возможны работы в суровых природных условиях, в тех районах, где теплый период очень короткий;
Экономия денежных расходов на строительные материалы, так как зимой спрос снижается, соответственно цены уменьшаются.

Закладка фундамента в холодное время года весьма проблематична и имеет много своих особенностей и недостатков. Вы сможете сэкономить на материалах, но осуществить сам монтаж будет сложно и затратно, так как вам понадобится больше рабочих рук для того, чтобы вырыть котлован или траншеи, так как грунт мерзлый.

Более того, строительство будет продвигаться медленными темпами, а поэтому вам понадобиться дополнительное место для рабочих. Несмотря на то, что на многие материалы делают скидки, цена качественного бетона остается неизменной.

Итак, в данной статье мы вам рассказали о том, можно ли заливать фундамент при температуре ниже 0º и как это делать.

Вывод: возведение фундамента возможно – следовать рекомендациям, контролировать процесс закладки. Современные технологии упростят рабочий процесс.

секреты работы при разных температурах |

Температурные особенности

Когда строится дом, разумеется, хочется, чтобы процесс шел быстрее, не прекращаясь даже в зимнее время. Для того чтобы обосновать работу при минусовых температурах и понять, как реагирует на мороз кирпичная кладка, рассмотрим физические и технические нюансы кладки и способы «обойти» климат.

Нюансы зимней стройки

В строительстве кирпичных стен в классическом варианте предполагается использовать раствор. Чтобы не открывать Америку, можно воспользоваться обычным цементным раствором:

Песок (карьерный; речной – дорогой вариант).
Цемент (марка 400 – для любых работ).
Вода.

Среди трех компонентов цемента только вода препятствует зимней стройке. Это происходит потому, что кирпичи в кладке не связываются раствором при отрицательной температуре.

Когда температура падает ниже нулевой отметки, вода становится льдом. В результате между ингредиентами раствора не происходит нужной физической реакции.

Теоретически положить раствор, конечно, можно, но при этом он замерзнет до естественного состояния твердости, а следовательно, ни прочности кладки, ни связывания раствора не будет.

Таким образом, при понижении температуры, класть кирпичи по стандартным схемам работы невозможно. Однако существуют иные варианты состава растворов и зимних работ.

Свойства раствора

Кроме различных методов необходимы еще и химические добавки. В основном это специальные средства против холода.

При строительстве в швах создаются особые гнезда, затыкаемые пробками, причем постоянно проводятся измерения температуры. Нужно учесть, что кирпич, например, полнотелый, холод проводит довольно медленно, поэтому есть время, чтобы раствор успел схватиться.

Пока идет экзотермическая реакция, добавляющая тепла, раствор «прессуется» кирпичом снизу и сверху.

В результате мы получаем таблицу, в которой температуре раствора соответствуют показатели измерения воздуха.

5 градусов — минус 10 градусов;
10 градусов – минус 10-20 градусов;
15 градусов – минус 20 градусов.

Метод замораживания

В этом случае, даже несмотря на отрицательную температуру, кладка кирпича ведется на открытом воздухе, раствор же при этом имеет достаточно высокую температуру.

Данный метод основывается на том, что в швах раствор замораживается и постепенно затвердевает весной ( частично – непосредственно в процессе кладки). Таким образом, постоянно происходит высвобождение тепловой энергии при химическом взаимодействии цемента и воды.

Важно! Этот способ позволяет строить стены выстой не более 15 м. При технической норме безопасности прочность можно рассчитать в соответствии именно с весенним периодом затвердевания цементного раствора.

Химические добавки

Другой способ – химические добавки. Они выполняют несколько функций:

Скорость замерзания воды уменьшается в несколько раз при минусовой температуре.
Раствор схватывается и твердеет быстрее, но своих качеств не теряет.

Основные добавки, которые можно использовать при наличии инструкции:

Поташа (сокращает срок затвердения раствора при показателях ниже минус 25 градусов). Когда раствор схватывается быстро, то теряет частично свои свойства, поэтому можно добавить брагу из дрожжей – 1%.

Нитрат натрия (не меньше 15 градусов).

Важно! Большинство современных добавок ядовиты, а следовательно, нужно соблюдать правила безопасности и работать исключительно в защитной одежде.

Способ термоса

С помощью этого метода возможно проводить работы при минусовых температурных показателях. Если при стандартном способе можно вести работы при температуре до минус 5 градусов, то при ее дальнейшем понижении требуются либо химические добавки, либо другие методы работы.

Способ термоса состоит в том, что цементный раствор выделяет при кладке тепло, достаточное для поддержания процесса хорошего затвердения. Кроме того, нужно учесть два условия:

Перед установкой кирпич подогревается. Для этого нужна обыкновенная паяльная лампа. Подогреву подлежат и полнотелый кирпич, и двойной силикатный М 150.
Кладку через несколько квадратных метров или рядов накрывает слой теплоизолятора.

Этот метод достаточно простой, поэтому если необходимо продолжать строительство, когда наступают холода, то даже новичку не составит труда его применять. Главное, все можно сделать самому, причем удобно и быстро.

Электроподогрев

Суть метода электроподогрева заключается в прикреплении нашивных электродов со стороны наружной стены. Через цементный раствор пропускается электрический ток, таким образом прогревая его.

Когда строительная смесь прогревается, кирпич получает тепло, в результате на стене образуется теплый островок. Таким образом, не изменяя физические свойства раствора, кладка постепенно застывает.

Совет! Когда необходимо использовать электрический ток при строительстве, важно не только обеспечить изоляцию, но и наличие прогретого основания.

Дополнительные секреты

Вопрос, какая температура оптимальна для кладки кирпича, приобретает актуальность в тех случаях, когда невозможно провести электричество либо когда нет химических добавок. Но при этом нередко зимой строительство вообще останавливается.

Особенно это важно в частном секторе, так как туда нужно провести инженерные сети и коммуникации. Оптимальная температура для работы – до минус 5-7 градусов, при дальнейшем ее понижении следует использовать названные выше методики.

Однако вопрос о температуре для кладки перестанет быть острым, когда есть обыкновенная соль. Если использовать ее, то работа продолжается при любой отрицательной температуре. Кроме того, этот эффективный метод экономически выгоден, потому что он недорог.

С другой стороны, в дальнейшем излишек соли может выступать из стены. В этом случае фасад потребуется неоднократно перекрашивать.

Вывод

Все эти методы помогают в строительстве фактически круглогодично. Вспомогательные сведения можно найти в размещенном видео к этой статье (также о том, как приготовить раствор при проведении стройки в зимнее время).

Почему лед тает под солью, несмотря на минусовую температуру зимой | Lifestyle

Вы знаете, что можно посыпать солью обледеневшую дорогу или тротуар, чтобы в дальнейшем на них никто не поскользнулся? Но известно ли вам, как соль плавит лед? Что такое депрессия точки замерзания и как она работает, выясним в статье.

Почему лед тает под солью

Замерзшая вода тает под солью ввиду таких причин:

Соль помогает предотвратить повторное превращение воды в лед путем понижения температуры ее трансформации. Это явление называют депрессией точки замерзания.
Диапазон рабочих температур не одинаков для всех видов соли. Например, хлорид кальция понижает температуру застывания больше, чем хлорид натрия.
В дополнение к таянию льда депрессия точки замерзания может использоваться, чтобы изготовить мороженое без морозильника.

Депрессия точки замерзания

Соль растворяет лед ввиду того, что она понижает точку замерзания воды. Так каков этот процесс? Лед начнет таять лишь в том случае, если на его поверхности есть немного жидкости. Хорошей новостью является то, что вам не нужна большая лужа для достижения результата. Лед обычно покрыт тонкой водяной пленкой, и это все, что требуется.

Чистая вода застывает при 0°C. Вода с солью (или любой иной субстанцией) заледенеет, когда температура будет более низкой. Насколько должно быть холодно, зависит от агента, ликвидирующего гололед. Если вы бросите соль на лед тогда, когда температура не собирается подниматься до новой точки застывания соленого раствора, вы не получите выгоды. Например, если вы бросите столовую соль (натрия хлорид) на лед, когда на улице -17°С, то вы просто покроете лед слоем соли. Но если вы ту же соль положите на лед при температуре -9,5°С, вы сможете предотвратить вторичное застывание тающего льда. Магния хлорид работает до -15°С, а хлорид кальция – до -28,8°С.

Если температура снизится до той отметки, на которой солевой раствор может замерзнуть, энергия будет освобождаться и появятся связи, благодаря которым жидкость заледенеет. Этой энергии хватит, чтобы растопить немного чистого льда и продолжить процесс таяния.

Изготовление мороженого

Вы можете самостоятельно реализовать эффект понижения температуры замерзания, даже если у вас нет рядом заледеневшей дороги. Одним из способов является приготовление собственного мороженого в пакете, где смешивание соли с водой приводит к получению очень холодной смеси. Если вы хотите выяснить, как можно холодный лед получить с помощью соли, смешайте 0,935 кг обычной столовой соли с 2,8 кг колотого льда или снега. Будьте осторожны! Температура смеси опустится до -21°C, что может вызвать обморожение, если вы будете долго держать ее в руках.

Поваренная соль делится в воде на ионы натрия и хлорида. Сахар в воде растворяется, но на ионы не распадается. И все же добавление сахара в воду тоже влияет на температуру замерзания.

Другие субстанции

Реакция соли с водой не единственная, которая вызывает замерзание. Каждый раз, когда вы частицы добавляете в жидкость, температура замерзания снижается, а температура кипения повышается. Еще один отличный пример снижения температуры замерзания — водка. Этот алкогольный напиток содержит и воду, и этанол. В домашней морозилке обычно водка не превращается в лед, так как спирт понижает температуру видоизменения воды.

Вяленое мясо: почему мы до сих пор им не отравились

Вероник Гринвуд
BBC Future

15 апреля 2018

Автор фото, Getty Images

Некоторые его куски сохраняют качество более шести лет и не протухают. В чем секрет вяленого мяса?

Мясной бунт вспыхнул пару лет назад в нью-йоркском Уайтстоуне. Недовольство накапливалось на протяжении недели и наконец вырвалось наружу.

На заднем дворе одного из домов, как белье на веревке, сушились куски сырой свинины и курятины. Соседи возмущались: это же привлекает мух и крыс, а уж как воняет…

Те, кто месяц назад переехал в тот дом, отвечали просто: это для еды. В частности, для использования в блюдах традиционной китайской кухни.

Тогда соседи пожаловались местным властям и разместили в соцсетях фотографии висящего соседского мяса…

Но то, что представляется необычным для жителей Нью-Йорка — совершенно нормальная картина во многих регионах мира.

Пройдите пешком по тихой улочке какого-нибудь азиатского городка, и вы, вполне возможно, увидите немного пугающую картину свисающих длинных кусков свиной туши (порой на плечиках для одежды), рыбы и даже болтающуюся рядом с фонарным столбом целую свиную ногу с копытом, чему я лично однажды была свидетелем.

Кого-то это может с непривычки покоробить, но практика высушивания мяса под открытым небом существует многие столетия, если не тысячелетия. Это один из самых древних способов консервации продуктов. Именно так делают вяленое мясо.

Однако если мы огорчаемся, когда к вечеру вспоминаем, что утром забыли убрать в холодильник грудку цыпленка, то как же можно оставлять мясо на открытом воздухе на многие дни, а потом его есть без вреда для себя?

Ключевое слово здесь — влажность. Внутри куска свинины или целой свиной ноги идет соревнование, яростная гонка между бактериями и испарением.

Те из нас, кто рассчитывает в итоге получить аппетитный кусок ветчины, должны болеть за испарение.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

В Китае свиную колбасу часто просто вялят

Процесс так называемой холодной сушки обычно начинается с соли. Когда кусок будущей ветчины покрывают солью, последняя вытягивает воду на поверхность мяса, откуда влага испаряется.

Кроме того, соль превращает поверхность мяса и его верхний слой во враждебную среду для бактерий. Такой уровень солености обезвоживает мясо, превращая его в вяленое.

Однако если кусок мяса достаточно большой, испарение влаги происходит недостаточно быстро. Поэтому в таких случаях в мясо впрыскивают насыщенный соляной раствор.

Часто это сочетается с добавлением небольшого количества нитрита натрия (консервант, пищевая добавка E250. — Прим. переводчика) в качестве антибактериального агента, препятствующего росту возбудителя ботулизма, а заодно придающего мясу приятный нежно-розовый цвет.

Вообще влага способствует размножению микроорганизмов, но в этом случае, смешанная с солью и нитритом натрия, она помогает процессу вяления.

Вот почему во многих рецептах вяления на первом этапе рекомендуется оставить мясо в холодной влажной среде, отмечает Антонио Мата, специалист по мясу и консультант интернет-сайта о еде AmazingRibs.com.

Когда мясо пропитается, пора повысить температуру и снова приступить к его обезвоживанию — но постепенно, не спеша.

«Если лишить мясо влаги слишком быстро, поверхность ветчины пересохнет», — предостерегает профессор Бостонского университета Грег Блондер, еще один консультант AmazingRibs.com.

Обычно конкретные действия при вялении могут различаться в зависимости от местных климатических условий.

«Разница между рецептами ветчины объясняется тем или иным терруаром (совокупностью почвенно-климатических факторов и особенных характеристик местности. — Прим. переводчика), — объясняет Блондер. — Но главное здесь — тщательный контроль за влажностью».

В Китае, как и во многих других регионах мира, вяленое мясо считают праздничной едой и обычно вялят зимой, когда климатические условия позволяют делать это без угрозы порчи.

(Внимание: как указывается в одной из брошюр по вялению мяса, этот деликатес любят не только люди, но и некоторые жуки — например, ветчинный кожеед и никробия красноногая, она же ветчинный жук, а также личинки сырных мух. Все эти насекомые с радостью поселятся в куске мяса, которое вы решили превратить в окорок, да еще и родственников приведут.)

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Соль, которой покрывают поверхность мяса, вытягивает из него влагу, лишая таким образом микроорганизмы благоприятных для них условий

Но даже если вам удастся избежать компании ветчинных жуков, потребуется несколько месяцев на то, чтобы ветчина достигла того сбалансированного вкуса, за который мы ее так любим.

Конечно, настоящие ценители вяленого мяса готовы подождать. Знаменитая китайская ветчина цзиньхуа обычно вялится по меньшей мере полгода. Итальянская кулателло — от 14 месяцев до четырех лет.

Самая дорогая ветчина в мире, из Испании, согласно Книге рекордов Гиннесса, вялилась шесть лет.

Чем дольше мясо вялится, тем необычнее его вкус, поскольку жиры постепенно начинают придавать ему изысканно тошнотворный оттенок. Впрочем, для некоторых людей в этом и состоит кулинарное приключение.

Высушивание также важно для стейков сухого вызревания, без которых не обходится ни один ресторан высшего класса.

В наши дни процессом испарения обычно управляют в специальных камерах, и его можно осуществлять долго — на удивление долго, учитывая, что при этом не используется никаких консервантов, а мясо не пропадает.

Мата рассказывает, что однажды работал с одним шеф-поваром в Чикаго над получением говяжьего стейка, который вызревал 71 день.

В прошлом, однако, те, кто готовил вяленое мясо в домашних условиях, не располагали нынешними технологиями.

«Повесьте его в погребе, и пусть оно висит столько, сколько вы готовы терпеть запах, — читаем мы в одном из английских рецептов XVIII века. — По крайней мере, до тех пор, пока оно не станет слегка сопливым».

Или пока на вас не пожалуются соседи.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

ПЛИТОНИТ АнтиМороз — противоморозная добавка для цементно-песчаных растворов

Ленинградская область

Санкт-Петербург

Бокситогорск

Васкелово

Волосово

Волхов

Всеволожск

Выборг

Выра

Вырица

Гатчина

Грузино

Дранишники

Заполье

Зеленогорск

Кингисепп

Кириши

Кировск

Колпино

Колтуши

Коммунар

Лодейное поле

Ломоносов

Лосево

Луга

Мичуринское

Мурино

Ново-Токсово

Отрадное

Павлово

Песочный

Пикалево

Приозерск

Псков

Романовка

Ропша

Рощино

Сестрорецк

Сиверский

Сланцы

Сосново

Сосновый Бор

Тихвин

Токсово

Тосно

Ульяновка

Черемыкино

Москва и Московская область

Алтуфьево

Видное

Владимир

Дмитров

Дубино

Дубна

Егорьевск

Зеленоград

Иваново

Истра

Климовск

Клин

Коломна

Кострома

Красногорск

Кубинка

Лосино-Петровский

Люберцы

Меличкино

Можайск

Мытищи

Ногинск

Одинцово

Орехово-Зуево

п. Соболиха

Павловский Посад

пгт. Белоозерский

Подольск

Пушкино

Раменское

Сергиев Посад

Серпухов

Сокольники

Старая Купавна

Тарасовка

Химки

Хотьково

Шолохово

Шуя

Щелково

Электросталь

Юдино

Ям

Ярославль

Алтайский край

Барнаул

Амурская область

Благовещенск

Архангельская область

Архангельск

Новодвинск

Северодвинск

Брянская область

Брянск

Волгоградская область

Волгоград

Волжский

Вологодская область

Белозерск

Великий Устюг

Вологда

Воронеж

п. Кадуй

п. Шексна

Тотьма

Череповец

Воронежская область

Воронеж

Забайкальский край

Чита

Ивановская область

Иваново

Шуя

Иркутская область

Ангарск

Иркутск

Шелехов

Кабардино-Балкаарская Республика

Баксан

Нальчик

Калининградская область

Калининград

Калужская область

Кемеровская область

Кемерово

Новокузнецк

Кировская область

Киров

Кирово-Чепецк

Костромская область

Кострома

Краснодарский край

Адлер

Адыгея

Краснодар

Курганинск

Сочи

Красноярский край

Красноярск

Курганская область

Курган

Шадринск

Курская область

Курск

Мурманская область

Апатиты

Кандалакша

Мурманск

Нижегородская область

Нижний Новгород

Новгородская область

Боровичи

Великий Новгород

Старая Русса

Новосибирская область

Новосибирск

Омская область

Омск

Оренбургская область

Бузулук

Новотроицк

Оренбург

Орск

Пензенская область

Пенза

Пермский край

Пермь

Приморский край

Артем

Владивосток

Находка

Псковская область

Великие Луки

Псков

Республика Башкортостан

Бирск

Красноусольский

Кумертау

Нефтекамск

Октябрьский

Салават

Стерлитамак

Уфа

Республика Беларусь

Минск

Республика Бурятия

Улан-Удэ

Республика Дагестан

Махачкала

Республика Казахстан

Астана

Республика Карелия

Костомукша

Петрозаводск

Сегежа

Сортавала

Республика Коми

Сыктывкар

Республика Крым

Севастополь

Симферополь

Республика Мордовия

Саранск

Республика Татарстан

Казань

Набережные Челны

Республика Чувашия

Чебоксары

Ростовская область

Аксай

Батайск

г. Каменск-Шахтинский

Новочеркасск

Ростов-на-Дону

Рязанская область

Рязань

Самарская область

Кинель

п. Волжский (Царевщина)

п. Стройкерамика

Похвистнево

Самара

Тольятти

Ульяновск

Саратовская область

Саратов

Сахалинская область

Южно-Сахалинск

Свердловская область

Екатеринбург

Нижний Тагил

Ставропольский край

Михайловск

Невинномысск

Ставрополь

Тверская область

Тверь

Тульская область

Тула

Тюменская область

Тобольск

Тюмень

Ялуторовск

Ульяновская область

Ульяновск

Хабаровский край

Хабаровск

Ханты-Мансийский АО (Югра)

Сургут

Челябинская область

Челябинск

Читинская область

Чита

Ярославская область

Ярославль

оптимальный диапазон в различное время года

Прочность фундамента строения определяется качеством раствора, соблюдением последовательности его укладки и погодными условиями в конкретной местности. Поэтому необходимо выяснить, при какой температуре можно заливать бетон в теплый и холодный сезон.

Особенности набора прочности бетонными конструкциями

Чтобы уточнить, при какой температуре воздуха можно заливать цементную смесь, нужно разобраться с процессом отвердевания. В готовом растворе происходит реакция между компонентами цемента и воды – гидратация. Процесс протекает в два этапа:

схватывание при участии алюминатов СЗА. Внутри бетона генерируются кристаллы-иголки, связывающиеся друг с другом. Через 6-10 часов образуется своеобразный скелет смеси;
твердение с участием клинкерных минералов C3S и C2S. Во время твердения бетона формируется силикатная мелкопористая масса из мелких кристаллов.

Интересно знать! При низких температурах вода в фундаменте становится льдом, что приводит к окончанию твердения и схватывания.

Опасность влияния минусовых температур на состояние смеси

Скорость реакций гидратации и набора прочности бетоном привязаны к температуре окружающей среды. При ее понижении с +20 до +5 градусов время твердения увеличивается в 5 раз. Процесс застывания проходит еще медленнее, если на улице похолодало до нуля.

Замерзание воды при отрицательной температуре приводит к ее расширению. Далее происходит повышение давления внутри смеси, которое становится причиной распада кристаллической решетки. Последствие реакции – разрушение фундамента и ухудшение свойств монолитности из-за обволакивания льдом заполнителей.

Важно! После оттаивания жидкости процесс отвердевания восстанавливается, но качество бетона будет хуже – арматура отслаивается, а монолит растрескивается.

Какая температура воздуха является приемлемой для раствора?

Специалисты выяснили, при какой оптимальной температуре воздуха следует и можно заливать готовый бетон. Работы по строительству фундамента лучше проводить в промежутке от +5 до +15°. Уличный температурный режим в пределах от +5 до минус 3° предусматривает, что свежеуложенный бетон марки М200 весом 240 г/м³ должен быть не ниже +5 градусов.

На заметку! При использовании меньшего количества цемента оптимальная внутренняя температура состава равняется +10°.

Показатели морозостойкости различных марок бетона

Чтобы выяснить, до какой самой низкой минусовой температуры на улице можно строить фундамент и заливать бетон, необходимо разобраться в его морозостойкости. Данная характеристика влияет на количество циклов заморозки и оттаивания смеси без потери ею не более 5 % прочности.

ГОСТом 10060-2012 регламентированы 5 групп морозостойкости производимых марок бетона:

F50 – низкая устойчивость к замерзанию свойственна смесям М100 и М150, поэтому их применяют для внутренних работ;
F100 – марки бетона М200 и М250 отличаются нормальной устойчивостью, но подходят только для строительства домов в теплом или умеренном климате;
F150-300 – составы с маркировкой М300, М350 и М400 актуальны при постоянных низких температурах и на почвах с большой глубиной промерзания;
F300-500 – такой показатель морозустойчивости у марок М450, М500, М550 и М600, рекомендованных для работ в условиях северных областей.

Важно! Составы F500-1000 не используются для частного строительства, они подходят только для промышленных зданий, исследовательских и военных комплексов.

Технология и особенности заливки в осеннее время

При какой средней летней температуре начинать строительство? Теплое время года – от +15 до +30 градусов подходит для строительных работ. Заливка бетона летом допустима. Единственное условие – защита свежеуложенного монолита от дождя.

Выбор подходящего времени

В осеннее время погода отличается непредсказуемостью, поэтому важно знать, при какой температуре можно заливать бетон осенью.

Оптимальная температура воздуха составляет от +20 до +5°, поэтому начинать устройство основания рекомендуется в сентябре-октябре до заморозков. В процессе обустройства фундамента важно учитывать, до какой отметки на градуснике нужно выполнить работы перед похолоданием. Она должна равняться +10 градусов по Цельсию. Бетонная масса набирает прочность на протяжении 1 месяца. Перед заморозками рекомендуется сделать укрытие, а в первые двое суток – защитить смесь пленкой от дождя.

Совет! Перед тем, как заливать фундамент осенью, посмотрите прогноз погоды.

Факторы, влияющие на схватывание теста в осенний период

Заливка монолита будет качественной, если учесть несколько моментов:

температура воздуха. При каких показателях температуры можно заливать бетон осенью, чтобы начать строить дом? Нормальный показатель – плюс 16°. В этот период раствор затвердевает медленно, что обеспечивает качество постройки. Заморозки припадают на конец октября, поэтому лучше заняться строительством в середине сентября;
характеристики влажности. Сырая погода и влажный грунт способствуют процессу отвердевания. Свежеуложенный раствор не нужно регулярно сбрызгивать водой, а медленное высыхание обеспечивает повышение прочности;
наличие осадков. Если вы разобрались, при каких оптимальных температурах можно заливать основание, то нужно учесть и наличие дождя. Переувлажнение монолита приводит к вымыванию цементного молочка;
уровень грунтовых вод. На болотистых участках осенью меньше воды, что позволяет сделать свайное основание. Проверить, поднялась ли вода, можно путем выкапывания траншеи. Если в ней поднялась вода, фундамент заливать нельзя.

Важно! При несоответствии хотя бы одного фактора конструкция потеряет прочность.

Процесс работ в зимнее время

Основное условие, при котором получится уложить бетон зимой, – температура на улице до -3 градусов. В условиях ее понижения есть риски перемерзания цементного теста. Если вам интересно, при каких максимально низких наружных температурах допустимо заливать бетон с обогревом, то эта величина – от +5 градусов.

Строительная практика отмечает две технологии работ – использование морозостойких составов и искусственное повышение устойчивости теста к холодам.

Правильный замес смеси

Цемент марки М400 в морозных условиях набирает более 30 % своей максимальной прочности.

Раствор готовится в стандартных пропорциях:

1 часть цемента;
2,5 части песка;
8-10 частей воды.

При известковании количество компонентов изменяется:

1 часть цемента;
2,5-4 части песка;
1,3:10 извести;
8-10 частей воды.

Для приготовления марки бетона М400 также используют пластификаторы и антифризы.

Прогрев цементного теста

При какой минимальной температуре можно заливать бетон с подогревом монолита, вы уже разобрались. Строители рекомендуют в процессе замеса повышать и температуру раствора до 35-40 ° путем разогрева воды до 90 °, щебня и песка – до 60 °. Сухой цемент не греют, а оставляют в помещении до набора комнатной температуры.

Вода прогревается в железной емкости, а добавки при помощи обдува воздухом. Для этого внутрь кучек стройматериалов от печи протягивается трубопровод. Укладку после нагрева осуществляют за один раз, подавая смесь непрерывно.

Совет! Если организуется доставка бетона на объект в зимнюю погоду, уточните, прогревает ли поставщик материал в специальной печи.

Можно ли искусственно повысить морозостойкость раствора?

Чтобы ускорить работы и предотвратить деструкцию фундамента допускается использовать антиморозные средства, выполнять прогрев бетона или его утепление.

Виды добавок

При соблюдении дозировок специальных продуктов легко предусмотреть, при какой предельной отрицательной температуре заканчивать стройку. Допустимо продолжать работы до -25 градусов. Средства классифицируются в зависимости от воздействия на смесь.

Присадки

Специальные жидкие продукты для гидратации раствора в условиях минусовой температуры. Используются вместе с подогревом для ускорения реакций отвердевания и схватывания.

Антифризы

Средства, повышающие активность цементного теста в любых условиях:

поташ или вещества на основе солей монокарбоновых кислот. Повышают температурный диапазон работы с бетонным составом до -30 градусов, ускоряют отвердевание состава. Армирующий каркас не подвергается коррозии, на поверхности монолита нет высолов;
хлорид натрия – используется для пластификации смеси из портландцемента, исключает загустение. Стальная арматура может ржаветь;
нитрит натрия – подходит для всех типов цементов, кроме глиноземных. После добавления продукта со смесью можно работать при низких температурах, но до -15 градусов;
формиат натрия – предусматривает использование пластификаторов. Без них в монолите из-за скопления солей появляются пустоты.

На заметку! Антифризы исключают нагревание конструкции.

Ускорители схватывания

Отличаются быстрым выделением теплоты, поэтому температура воды остается стабильной и монолит греется сам.

Важно! При несоблюдении дозировки веществ есть риски коррозии армирующего каркаса.

Способы подогрева

Прогрев бетона актуален, если требует залить фундамент малоэтажного здания. Если интересуетесь, до какой максимальной отметки можно повысить температуру, этот показатель составляет 15-20 градусов. Антифризовые смеси начинают вводить при температуре от -15 градусов. Сейчас мы кратко будем рассматривать варианты электрообогрева бетона:

по всей площади строения устанавливается каркас из деревянного бруса, на котором организуется пленочный шатер. Внутри конструкции устанавливаются пушки на газе или электричестве. После подъема температуры устройства поддерживают ее на протяжении цикла застывания бетона;
обмотка армирующего каркаса греющим кабелем до того, как вы начнете заливать фундамент. Электрика включается в сети после укладки смеси. Помимо кабеля можно использовать нихромовые спирали или ТЭНы.

Важно! В условиях сильных холодов и промерзания грунтов методика неэффективна.

Особенности укрытия и утепления

Используя этот способ, по достижению 3-х – 7-ми градусной уличной температуры можно заливать бетон.

Чтобы защитить свежеуложенный бетон в условиях заморозков, организуется специальное укрытие. Закрыть будущий фундамент утеплителем можно так:

Заливка раствора в опалубку и его контроль до момента схватывания.
Засыпка в ленту смоченных водой опилок слоем на 20 см.
Закрытие материала отрезом пленки шириной 1,5 м.
Укладка сухих опилок – слой 50 см.
Фундаменты для столбов засыпают сухой листвой и накрывают полиэтиленом.

На заметку! Сухой материал защитит монолитное основание от холода, а влажный – исключит его перегревание.

Выполнение утепления опалубки

Укладка утеплителя актуальна, если прогревался свежеуложенный бетон. Технология теплоизоляции опалубки имеет несколько особенностей:

начало работ до заморозков;
укладка рулонного или пленочного теплоизолятора на поверхность опалубки;
выполнение электрического обогрева – возводится шатер и устанавливаются пушки;
прикрытие бетонной смеси после заливки опилками, соломой, пенополистиролом.

Совет! Прикрывайте все выступающие части монолитной конструкции.

Перед строительством монолитного основания нужно учитывать, при какой минимальной температуре без рисков можно заливать бетон осенью или зимой. В случаях ее понижения можно перенести сроки работ или осуществить подогрев конструкции. Использование антиморозных добавок, применение электрического оборудования или теплоизоляции допускается, когда нет возможности отсрочить заливку.

можно ли использовать цемент зимой, особенности применения

Современное строительство все чаще теряет свою сезонность. Хотя возводить здания летом намного проще, нередко приходится работать и в холодное время года. Чаще всего строить зимой заставляют либо сорванные сроки для сдачи объекта, либо желание сэкономить: в это время покупка и доставка строительных материалов значительно дешевле. Почти все архитектурные и ремонтные работы подразумевают использование цемента — основного вяжущего материала, который проблемно ведет себя при минусовых температурах. Поэтому работать зимой с ним могут и должны только профессиональные бригады.

Какие проблемы могут возникнуть при зимнем бетонировании

Вода, которая входит в состав строительной смеси, замерзает. Это может полностью остановить процесс застывания: кристаллы льда, расширяясь при замерзании, разрушают агрегатную структуру раствора. Происходит торможение гидратации цемента. Прочность и долговечность бетона в дальнейшей эксплуатации сильно пострадают. Если прогноз погоды на ближайшие двадцать восемь дней (период максимального набора прочности для начала эксплуатации) — ниже минус пяти градусов по Цельсию, то набирание прочности остановится окончательно.

Больше всего от морозов страдает верхний слой цементного покрытия, поэтому если заливается фундамент или бетонная плита, при резком похолодании до минуса разрушится именно он: со временем он обсыплется.

Для строительства фундамента зимой используется цемент с противоморозными добавками и пластификаторами

Технологическое решение: противоморозные добавки

От негативного воздействия мороза современные цементные смеси защищают специальные противоморозные добавки, входящие в состав: хлористый натрий, хлористый кальций, натрия формиат и др. Для проведения наземных работ на открытом воздухе может применяться также нитрит натрия (до −15 °С) или поташ (до −30 °С). Под воздействием солей вода не успевает замерзнуть, давая раствору возможность правильно и своевременно застыть. Главное — четко придерживаться правил применения подобных миксов:

температура раствора не ниже плюс пяти градусов по Цельсию;
не замораживать приготовленный вяжущий продукт;
применять сразу после приготовления.

Портландцемент уже содержит необходимые антифрост-добавки, поэтому он является идеальным вариантом для зимнего строительства.

Кладка кирпича зимой должна происходить с помощью раствора с содержанием нитрита натрия

Для того чтобы ускорить набирание прочности строительной смеси, в нее могут быть добавлены еще пластификаторы, которые повышают ее плотность и устойчивость к капризам зимы. Их стоит подмешивать вместе с водой. Количество пластификатора зависит от предназначения раствора.

Другие методы защиты

Если антифриз-добавки не используются, а температура воздуха опускается все ниже и ниже, можно защитить цемент и другими способами:

Использование теплой воды при замешивании бетона. Это метод быстрого замораживания кладки, который позволяет избежать нарушения процесса гидратации.
Прогревание участка строительства с помощью электрических калориферов. Весьма дорогой способ.
Защита плитами или щитами, обернутыми любым теплоизоляционным материалом, например, полиэтиленовой пленкой. Только нужно помнить, что они могут прилипнуть к поверхности залитого раствора, поэтому стоит продумать вариант подпорок для теплоизоляции.

С помощью тех же плит можно попробовать отогреть не застывший бетон, который уже пострадал от мороза.

Отделочные работы с цементом, например, оштукатуривание поверхности, даже если заказ песка, глины, гипса и др. материалов уже осуществлены, лучше оставить до весны, когда установится стабильная плюсовая температура. Иначе, какими бы тщательными ни были работы штукатуров, отделка отвалится от стены уже через несколько дней.

Почему зимой на дорогах тают лед на дорогах с помощью соли?

Если вы живете в городе, где много снега и льда, то вы знакомы с дорожной солью. В вашем городе и местном правительстве, вероятно, есть несколько грузовиков для удаления льда, которые разбрасывают дорожную соль по шоссе, улицам и тротуарам, чтобы растопить лед. Но как именно это работает?

Во-первых, дорожная соль — это просто галит — каменная соль, которая является поваренной солью в ее естественной форме. Разница в том, что поваренная соль проходит длительный процесс очистки, а каменная — нет.А поскольку каменная соль все еще имеет примеси, она имеет коричневый или серый цвет.

Почему соль?

Лед образуется, когда температура воды достигает 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию), включая лед на дорогах. Дорожная соль снижает температуру замерзания воды за счет процесса, называемого понижением точки замерзания. Температура замерзания воды понижается после добавления соли, поэтому она затрудняет замерзание воды. 10-процентный раствор соли замерзает при температуре 20 градусов по Фаренгейту (-6 по Цельсию), а 20-процентный раствор замерзает при 2 градусах по Фаренгейту (-16 по Цельсию).

Ключ в том, что на дороге должно быть хоть немного воды, чтобы понижение точки замерзания сработало. Вот почему вы часто видите, как грузовики предварительно обрабатывают дороги солевым раствором (смесью соли и воды), когда прогнозируется наличие льда и снега. Если дороги сухие, а DOT просто насыпает дорожную соль, это, скорее всего, не будет иметь большого значения. Но предварительная обработка солевым раствором может помочь избежать образования льда и поможет уменьшить количество грузовиков с солью, которые необходимо будет разбрасывать для удаления льда позже.

Плюсы и минусы

Каменная соль — один из наиболее широко используемых антиобледенителей дороги, но не без критики. Во-первых, у каменной соли есть свои пределы. Если температура проезжей части ниже, чем примерно 15 градусов F (-9 C), соль не окажет никакого воздействия на лед. Твердая соль просто не может попасть в структуру замороженной воды, чтобы начать процесс растворения. В этих случаях DOT обычно разбрасывает песок поверх льда для обеспечения сцепления.

Каменная соль также вызывает серьезные экологические проблемы, в том числе натрий и хлор, которые выщелачиваются в почву и воду.И, как мы упоминали ранее, поскольку каменная соль не очищается и содержит загрязняющие вещества, в том числе свинец, железо, алюминий и фосфор, при распространении они также распространяются. Однако каменная соль по-прежнему остается наиболее широко используемым и доступным антиобледенительным средством. И хотя есть и другие химические антиобледенители, ни один из них не безопасен на 100%.

Первоначально опубликовано: 24 января 2019 г.

Почему соль тает лед?

Более 20 миллионов тонн соли ежегодно используется для таяния снега и льда в холодных северных регионах.Но как это делает соль?

Во-первых, важно немного узнать о H ₂ O зимой. Тридцать два градуса по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию) — это его точка замерзания, то есть, когда вода достигает 32 ° F, она превращается в лед. При такой температуре ваша ледяная дорога обычно имеет тонкий слой воды поверх льда, и молекулы льда и молекулы воды взаимодействуют. Эта вода постоянно тает часть льда, в то время как лед под ней замораживает часть воды. При этой температуре скорость обмена довольно постоянна, а это означает, что количество воды и количество льда остаются неизменными.Если становится холоднее, больше воды превращается в лед. Если становится теплее, больше льда превращается в воду. Когда соль ионного соединения добавляется к уравнению, она понижает точку замерзания воды, а это означает, что лед на земле больше не может замораживать этот слой воды при температуре 32 ° F. Однако вода при такой температуре может растапливать лед, в результате чего на дорогах остается меньше льда.

Но вы можете спросить, как соль снижает температуру замерзания воды. Это понятие называется «понижение точки замерзания».«По сути, соль усложняет соединение молекул воды в их жесткой структуре. В воде соль является растворенным веществом, и она распадается на ее элементы. Итак, если вы используете поваренную соль, также известную как хлорид натрия (NaCl), для таяния льда, соль будет растворяться на отдельные ионы натрия и ионы хлорида. Однако часто города используют хлорид кальция (CaCl ₂), другой вид соли, на своих ледяных улицах. Хлорид кальция более эффективен при таянии льда, потому что он может распадаться на три иона вместо двух: один ион кальция и два иона хлорида.Больше ионов означает, что больше ионов будет мешать жестким ледяным связям.

К сожалению, хлорид очень вреден для окружающей среды. Он может убивать водных животных и тем самым влиять на другие популяции животных в их пищевой сети. Хлорид также обезвоживает и убивает растения и может изменять состав почвы, затрудняя рост растений. Хотя некоторые другие соединения, способные таять лед и снег, не содержат хлоридов, они намного дороже, чем хлорид натрия или хлорид кальция.

Почему морская вода не замерзает до нуля градусов?

Станьте свидетелем эксперимента, объясняющего, почему пресная и морская вода имеют разные точки замерзания

Узнайте, почему пресная и морская вода имеют разные точки замерзания.

Выписка

Воду мы легко используем, не задумываясь.Тем не менее, влажность присуща не всем формам воды. Например, при нулевом градусе Цельсия вода начинает замерзать. В Университетском колледже Лондона химик Андреа Селлер проводит эксперимент, чтобы объяснить нам, почему соленая вода ведет себя иначе, чем пресная. Селлер начинает с миски с кубиками льда. Термометр показывает ноль градусов. Это одновременно точка замерзания воды и точка плавления льда. При нуле градусов вода и лед находятся в состоянии термодинамического равновесия.Молекулы воды высвобождаются изо льда, в то время как молекулы льда образуются из воды. Селлер добавляет в миску немного поваренной соли и перемешивает. Температура падает, но посмотрите, вода не замерзает. Причина этого связана с ионами хлорида натрия в растворе соленой воды, показанными здесь синими и красными кружками. Эти заряженные частицы нарушают баланс молекул, в результате чего количество молекул воды, которые могут зацепиться за молекулы льда, уменьшается. Таким образом, вода замерзает медленнее.

Ученые называют эту практику понижением точки замерзания. Химик итальянского происхождения добавляет ко льду все больше и больше соли. Тем не менее, температуру замерзания нельзя снижать бесконечно, и в конечном итоге она стабилизируется на 21 градусе ниже нуля. Причина в том, что соль не может быть растворена в физиологическом растворе. В этот момент говорят, что раствор достиг точки насыщения. В морской воде, напротив, содержится около 35 граммов соли на литр воды — это далеко не такая высокая концентрация соли, как в нашем насыщенном растворе.Тем не менее, этого достаточно, чтобы повлиять на температуру замерзания воды, в данном случае понизив ее примерно до минус двух градусов.

Почему соль снижает температуру плавления льда

Когда наступил зимний сезон, вы, вероятно, могли наблюдать, как дорожное управление разбрасывает соль на дороге, чтобы растопить лед.

И лучший простой пример, где вы можете наблюдать такое состояние, — это наши дома.Когда мы готовимся делать мороженое у себя дома, мы будем использовать соль как один из ингредиентов для снижения температуры.

В приведенных выше сценариях мы используем соль.

Но знаете ли вы причину этого?

Почему мы это делаем?

Почему соль снижает температуру замерзания воды?

Как соль снижает температуру замерзания воды?

Когда вы делаете мороженое, температура смеси для мороженого должна быть ниже 32 F, если вы хотите, чтобы смесь замерзла.Соль, смешанная со льдом, создает рассол с температурой ниже 32 F. Когда вы добавляете соль в ледяную воду, вы понижаете температуру таяния льда до 0 F или около того. Рассол настолько холодный, что легко замораживает смесь мороженого.

Но как насчет таких мест, как Антарктида, Гренландия и Канада? Пресная вода в воздухе замерзает до снега и падает на землю без сезона таяния, чтобы избавиться от нее. Со временем этот снег накапливается и уплотняется в ледник.

Типичная температура замерзания пресной воды составляет 0 ° по Цельсию [32 ° по Фаренгейту].Как правило, молекулы воды состоят из молекул водорода и воды, связанных вместе в кристаллическую структуру льда. В конце концов, молекулы движутся так медленно, что больше не могут избежать межмолекулярного притяжения между молекулами воды. В результате этих сил образуется решетка из молекул воды, и вода становится льдом.

Во время этого фазового перехода молекулы воды входят в твердое тело и покидают его с одинаковой скоростью. Соль нарушает это равновесие просто присутствием.С добавлением соли меньше молекул воды присутствует на границе раздела между жидкостью и твердым телом. Другими словами, частицы соли блокируют повторный вход молекул воды в твердую фазу, поэтому больше молекул воды уходит и меньше входит в твердую фазу.

Когда температура снижается еще больше, молекулы воды, покидающие твердую фазу, будут еще больше замедляться, и скорость в конечном итоге будет соответствовать скорости, с которой молекулы воды могут находить твердое тело в присутствии соли.Когда скорость, с которой вода покидает твердое вещество, уравновешивает скорость, с которой входят молекулы воды, устанавливается новая (более низкая) точка замерзания.

В среднем соленость морской воды Мирового океана составляет около 3,5 процента (35 г / л, или 0,600 M). Другими словами, каждый килограмм морской воды содержит примерно 35 граммов (1,2 унции) растворенных солей, в основном присутствуют ионы натрия (Na ⁺) и хлорида (Cl ^—). В результате этих солей морская вода более плотная, чем пресная и чистая вода.Следовательно, точка замерзания морской воды снижается с увеличением концентрации соли.

Хотя соленость океанской воды варьируется, это снижает точку замерзания океанской воды примерно до -1,8 ° C или 28,8 ° F. Так вода в океане замерзнет.

Еще одним фактором, влияющим на замерзание воды в океане, является ее океанское течение. Океанское течение можно описать как сочетание тепловой конвекции, создающее крупномасштабные потоки океанской воды. Это постоянное движение океанской воды помогает не дать молекулам воды замерзнуть до некоторого стационарного состояния кристаллов льда.В результате только действительно холодные районы, такие как Северный или Южный полюс, обычно становятся достаточно холодными, чтобы вода в океане замерзла.

Что еще более важно, океанские течения непрерывно перекачивают теплую воду из экваториальных регионов в более холодные районы океана.

Соль и лед

В нашей части света зимой достаточно низкие температуры для образования снега и льда.Это может сделать вождение и ходьбу опасными, поскольку дороги и тротуары становятся скользкими. В западном Нью-Йорке каменную соль часто используют для таяния обледенелых дорог. Интересно исследовать взаимодействие соли и льда.

Положите два кубика льда в два стакана. Положите чайную ложку поваренной соли на один кубик льда. Какой кубик льда тает быстрее, с солью или без соли? Почему это происходит?

Кубик льда без соли тает, потому что воздух вокруг него теплее 32 градусов F.Соленый кубик тает быстрее. Когда вы добавляете соль, она растворяется в воде кубика льда. Морская вода замерзает при более низкой температуре, чем 32 градуса по Фаренгейту, при которой замерзает пресная вода. Разница между температурой воздуха и точкой замерзания соленой воды больше, чем разница между температурой воздуха и точкой замерзания пресной воды. Это заставляет лед с солью таять быстрее.

Попробуйте положить лед в стакан с холодной водой. Оставьте на 10 минут или около того.Какая температура у воды? Проверяйте температуру каждые несколько минут. Становится холоднее?

Затем добавьте в воду столовую ложку поваренной соли. Смешайте лед, соль и воду. Температура меняется? Продолжайте помешивать. Какую температуру вы можете получить?

Вот почему. Соль растворяется в воде. Пресная вода замерзает при 32 градусах по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию). Соленая вода замерзает при более низких температурах, в зависимости от того, сколько соли в воде. Когда лед превращается в воду, для превращения твердого вещества в жидкость требуется тепло.Это похоже на то, как вода превращается из жидкости в газ, например, когда испарение пота охлаждает вашу кожу. По мере таяния льда тепло отбирается от льда и воды вокруг него. Оба становятся холоднее. Насколько холодно можно получить лед, воду и соль? Когда впервые была создана шкала температур по Фаренгейту, 0 F была самой низкой температурой, которую можно было получить с использованием соли, воды и льда.

Чтобы узнать, как приготовить мороженое в полиэтиленовом пакете, щелкните здесь. Это одна из нескольких ссылок на странице, посвященной использованию соли для таяния льда, которые можно найти на сайте How Stuff Works.

Всесторонний обзор материалов, технологий и приложений для хранения холодной тепловой энергии при отрицательных температурах: современное состояние и последние разработки

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.116555Получить права и контент

Основные моменты

•: Обобщает широкий температурный диапазон материалов для холодных аккумуляторов тепловой энергии.
•: Тепловые свойства материала с фазовым переходом значительно ухудшаются с температурой.
•: Методы моделирования и детальный анализ результатов экспериментов.
•: В будущих исследованиях необходимо сосредоточить внимание на улучшении теплопередачи и механическом проектировании.
•: Анализирует приложения с технологической готовностью, и необходимо изучить больше.

Реферат

Энергетической отрасли необходимо принять меры против изменения климата путем повышения эффективности и увеличения доли возобновляемых источников в структуре энергопотребления.Кроме того, на холодильное оборудование, оборудование для кондиционирования воздуха и тепловые насосы приходится 25–30% мирового потребления электроэнергии, и в ближайшие десятилетия он резко возрастет. Однако некоторые ненужные источники холодной энергии используются не полностью. Эти проблемы вызвали интерес к разработке концепции хранения холодной тепловой энергии, которую можно использовать для рекуперации отработанной холодной энергии, повышения производительности холодильных систем и улучшения интеграции возобновляемых источников энергии. В этой статье содержится всесторонний обзор исследовательской деятельности в области технологий хранения холодной тепловой энергии при минусовых температурах (примерно от -270 ° C до ниже 0 ° C).В таблице приводится широкий спектр существующих и потенциальных материалов для хранения с их свойствами. Систематически обобщены численные и экспериментальные работы, проведенные для различных типов хранилищ. Текущие и потенциальные применения холодных аккумуляторов тепловой энергии проанализированы с использованием подходящих материалов и совместимых типов аккумуляторов. Также представлены критерии выбора материалов и типов хранения. Этот обзор призван предоставить быстрый справочник исследователям и отраслевым экспертам по проектированию систем холодной тепловой энергии.Кроме того, выявляя пробелы в исследованиях, в которых требуются дальнейшие усилия, обзор также описывает прогресс и потенциальные направления развития технологий хранения холодной тепловой энергии.

Ключевые слова

Холодный накопитель тепловой энергии

Минус

Материалы с фазовым переходом (ПКМ)

Числовой

Система хранения

Метод инкапсуляции

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Ссылки на статьи

Температура воды — системы измерения окружающей среды

Что такое температура воды?

Температура воды — это физическое свойство, показывающее, насколько горячая или холодная вода. Поскольку термины «горячий» и «холодный» являются произвольными, температуру можно дополнительно определить как измерение средней тепловой энергии вещества ⁵. Тепловая энергия — это кинетическая энергия атомов и молекул, поэтому температура, в свою очередь, измеряет среднюю кинетическую энергию атомов и молекул ⁵.Эта энергия может передаваться между веществами в виде потока тепла. Передача тепла, будь то воздух, солнечный свет, другой источник воды или тепловое загрязнение, может изменить температуру воды.

Температура воды играет важную роль в качестве водной флоры и фауны и среды обитания. Тепловой поток и колебания температуры определяют, какие виды будут жить и процветать в водоеме.

Температура воды была определена Дж. Р. Бреттом как «основной фактор абиотики» из-за ее воздействия на водные организмы. ¹⁵.Что это значит для озер, рек и океанов?

Почему важна температура воды

Температура воды влияет почти на все остальные параметры качества воды.

Температура — важный фактор, который следует учитывать при оценке качества воды. Помимо собственных эффектов, температура влияет на несколько других параметров и может изменять физические и химические свойства воды. В связи с этим при определении температуры воды следует учитывать ⁷:

— Скорость метаболизма и производство фотосинтеза
— Токсичность соединения
— Концентрация растворенного кислорода и других растворенных газов
— Электропроводность и соленость
— Потенциал снижения окисления (ОВП)
— pH
— Плотность воды

Температура воды и водный мир

Скорость метаболизма водных организмов увеличивается с повышением температуры воды.

Сама по себе температура воды может влиять на скорость метаболизма и биологическую активность водных организмов ¹⁴. Таким образом, он влияет на выбранные среды обитания различных водных организмов ⁸. Некоторые организмы, особенно водные растения, процветают при более высоких температурах, в то время как некоторые рыбы, такие как форель или лосось, предпочитают более холодные ручьи ⁸.

Исследования показали прямую зависимость между скоростью метаболизма и температурой воды. Это происходит, поскольку многие клеточные ферменты более активны при более высоких температурах ¹⁸.Для большинства рыб повышение температуры воды на 10 ° C примерно вдвое увеличивает скорость их физиологической функции. ¹⁶. Некоторые виды могут справиться с повышением скорости метаболизма лучше, чем другие. Повышенная метаболическая функция может быть замечена по частоте дыхания и пищеварительной реакции у большинства видов. Повышенная частота дыхания при более высоких температурах приводит к повышенному потреблению кислорода, что может иметь пагубные последствия, если частота дыхания остается повышенной в течение длительного периода времени. Кроме того, температура выше 35 ° C может привести к денатурированию или разрушению ферментов, снижая метаболическую функцию. ¹⁸.

Колебания температуры также могут влиять на выбор поведения водных организмов, например, переход в более теплую или более прохладную воду после кормления, реакции хищников и жертв и режимы отдыха или миграции ¹⁶. Некоторые виды акул и скатов даже ищут более теплые воды во время беременности ¹⁶.

Температура влияет на скорость фотосинтеза различных водорослей.

Растения также подвержены влиянию температуры воды. В то время как некоторые водные растения переносят более прохладную воду, большинство предпочитает более теплые температуры ¹⁷.В частности, тропические растения будут демонстрировать ограниченный рост и период покоя при температуре воды ниже 21 ° C. ¹⁷. В то время как покой подходит для выживания в холодную зиму, для процветания большинства растений требуются более высокие температуры.

Температура также может подавлять дыхание и фотосинтез растений ¹⁴. В общем, фотосинтез водорослей будет увеличиваться с температурой, хотя разные виды будут иметь разные пиковые температуры для оптимальной фотосинтетической активности ¹⁴.Выше и ниже этой температуры фотосинтез будет снижен.

Токсичность соединения и температура воды

Температура воды может играть роль в переходе между аммиаком и аммиаком в воде.

Помимо воздействия на водные организмы, высокие температуры воды могут повышать растворимость и, следовательно, токсичность некоторых соединений. ¹. Эти элементы включают тяжелые металлы, такие как кадмий, цинк и свинец, а также такие соединения, как аммиак ^19,20.Температура воды может не только повысить растворимость токсичных соединений, но также может повлиять на предел переносимости организма ¹⁹. Смертность цинка значительно выше при температуре выше 25 ° C, чем при температуре ниже 20 ° C. ¹⁹. Это происходит потому, что проницаемость тканей, скорость метаболизма и потребление кислорода увеличиваются с повышением температуры воды ¹⁹. В одном исследовании на рыбе лабеобата 24-часовая 50% летальная концентрация (LC50) при 15 ° C составила 540 мг / л, а при 30 ° C LC50 упала до 210 мг / л ¹⁹.

Концентрация растворенного кислорода зависит от температуры. Чем теплее вода, тем меньше кислорода она может удерживать.

Аммиак известен своей токсичностью при высоких уровнях pH, но температура также может влиять на критические концентрации при острых и хронических заболеваниях. ²¹. При низких температурах и нейтральном pH следующее уравнение остается смещенным влево, образуя нетоксичный ион аммония:

Nh4 + h3O <=> Nh5 + + OH-

Однако на каждые 10 ° C повышения температуры соотношение из неионизированного аммиака в удвоение аммония ²¹.В 2013 году EPA определило, что максимальная концентрация критерия для пресноводных видов составляет 17 мг / л общего аммиака-азота (включая как Nh4, так и Nh5 +) из-за его потенциального скачка токсичности при более высоких значениях pH и температуре ²¹.

Температура растворенного кислорода и воды

Растворимость кислорода и других газов будет уменьшаться с повышением температуры ⁹. Это означает, что более холодные озера и ручьи могут содержать больше растворенного кислорода, чем более теплые воды. Если вода слишком теплая, она не будет содержать достаточно кислорода для выживания водных организмов.

Электропроводность и температура воды

Температура воды может влиять на проводимость двумя способами. Поскольку проводимость измеряется электрическим потенциалом ионов в растворе, на нее влияют концентрация, заряд и подвижность этих ионов ¹¹.

Температура воды влияет на вязкость, что, в свою очередь, влияет на ионную активность и проводимость.

Ионная подвижность зависит от вязкости, которая, в свою очередь, зависит от температуры ¹³. Вязкость относится к способности жидкости сопротивляться потоку ²³.Чем он более вязкий, тем менее жидкий; патока и ртуть более вязкие, чем вода. Обратная зависимость между температурой и вязкостью означает, что повышение температуры приведет к уменьшению вязкости ¹⁴. Уменьшение вязкости воды увеличивает подвижность ионов в воде. Таким образом, повышение температуры увеличивает проводимость ¹¹.

Электропроводность увеличивается примерно на 2-3% при повышении температуры на 1 ° C, хотя в чистой воде она увеличивается примерно на 5% на 1 ° C. ¹¹.Этот вариант является причиной того, что многие профессионалы используют стандартизированное сравнение проводимости, известное как удельная проводимость, то есть с поправкой на температуру до 25 ° C ¹⁰.

Многие соли более растворимы при более высоких температурах.

Второй способ влияния температуры на проводимость — концентрация ионов. Многие соли более растворимы при более высоких температурах ²². Когда соль растворяется, она распадается на соответствующие ионы. Поскольку в теплой воде растворяются некоторые минералы и соли легче, чем в холодной, концентрация ионов часто выше ⁹.Повышенное содержание минералов и ионов можно заметить в природных горячих источниках, которые рекламируют свои «целебные» свойства. ⁵⁰. Эти растворенные вещества часто называют общим количеством растворенных твердых веществ или TDS ¹². TDS относится ко всем ионным частицам в растворе, размер которых меньше 2 микрон ²⁴. Эти соли и минералы попадают в воду из горных пород и наносов, контактирующих с ними. По мере их растворения и увеличения концентрации ионов увеличивается и проводимость воды.

Скорость увеличения проводимости зависит от солей, присутствующих в растворе. ²².Растворимость KCl увеличится с 28 г KCl / 100 г h3O при 0 ° C до 56 г KCl / 100 г h30 при 100 ° C, в то время как растворимость NaCl увеличится только с 35,6 г до 38,9 г NaCl / 100 г h30 в том же диапазоне температур. . Кроме того, есть несколько солей, которые становятся менее растворимыми при более высоких температурах и, таким образом, отрицательно влияют на проводимость. ²².

Потенциал окисления и температура воды

Температура воды влияет на ОВП, но до какой степени трудно определить в полевых условиях.Окислительно-восстановительные частицы в калибровочных растворах известны количественно, и, таким образом, можно измерить влияние температуры.

Окислительно-восстановительный потенциал, известный как ОВП, также зависит от температуры. Влияние температуры на значения ОВП зависит от химических веществ (атомов, молекул и ионов), присутствующих в растворе ²⁵. Графики температурной зависимости обычно доступны для калибровочных растворов, но не для полевых образцов ²⁵.

Этот недостаток данных связан с трудностью идентификации и измерения всех окислительно-восстановительных видов, которые могут присутствовать в любом данном источнике воды.Поскольку эти виды трудно узнать и количественно определить в исследованиях окружающей среды, большинство электродов ОВП не будут автоматически компенсировать температуру. Однако температура все еще может изменять показания и должна регистрироваться при каждом измерении, учитываемом при анализе данных ²⁶.

pH и температура воды

Температура воды может изменять количество присутствующих ионов, изменяя pH раствора, не делая его более кислым или щелочным.

pH рассчитывается по количеству ионов водорода в растворе.При pH 7 ионы водорода и гидроксила имеют равные концентрации, 1 x 10-7 M, сохраняя раствор нейтральным ²⁷. Однако эти концентрации сохраняются только при 25 ° C. При повышении или понижении температуры концентрации ионов также будут сдвигаться, что приведет к смещению значения pH ²⁷. Этот ответ объясняется принципом Ле Шателье. Любое изменение в системе в состоянии равновесия, такое как добавление реагента или изменение температуры, будет сдвигать систему до тех пор, пока она снова не достигнет равновесия ²⁸.
Уравнение:

h30 H + + OH-

— экзотермическая реакция ²⁸. Это означает, что если температура воды увеличится, уравнение сместится влево, чтобы снова достичь равновесия. Сдвиг влево уменьшает количество ионов в воде, увеличивая pH. Точно так же, если бы температура снизилась, уравнение сместилось бы вправо, увеличивая концентрацию ионов и уменьшая pH.

pH чистой воды изменяется в зависимости от температуры, оставаясь при этом совершенно нейтральным.Чистая вода имеет pH только 7,0 при 25 градусах Цельсия.

Однако это не означает, что изменение температуры сделает раствор более кислым или щелочным. Поскольку соотношение ионов водорода и гидроксила остается неизменным, кислотность воды не меняется с температурой ²⁸. Вместо этого изменяется весь диапазон pH, так что нейтральная вода будет иметь значение, отличное от 7. Чистая вода останется нейтральной при 0 ° C (pH 7,47), 25 ° C. (pH 7,00) или 100 ° C. (pH 6,14).

Плотность и температура воды

Температура и плотность воды напрямую связаны.При повышении или понижении температуры воды меняется ее плотность. Это уникальное соотношение: в отличие от большинства материалов, плотность чистой воды уменьшается примерно на 9%, когда она замерзает. ²⁹. Вот почему лед расширяется и плавает по воде. Чистая вода также уникальна тем, что достигает максимальной плотности 1,00 г / мл при 4 ° C ²⁹. Вода с температурой выше и ниже этой, включая перегретую и переохлажденную воду, будет плавать в воде с температурой 4 ° C.

Айсберги — яркий пример того, как лед плавает над водой.Фото предоставлено Национальной океанской службой NOAA через Flickr

Точки температуры пресной воды

Вода наиболее плотная при 4 градусах Цельсия, а наименее плотная в твердой форме, такой как лед.

Точка максимальной плотности особенно важна в пресной воде. Если бы вода была наиболее плотной при температуре замерзания (0 ° C), она бы опустилась на дно, замораживая водоем снизу вверх, убивая все живущие в нем организмы ²⁹. Вместо этого это свойство гарантирует, что температура дна водоема будет оставаться не менее 4 ° C и, следовательно, незамерзшей. ³⁰.Соотношение температуры и плотности, таким образом, создает картину конвекции воды при ее охлаждении. Когда температура поверхностной воды приближается к температуре максимальной плотности, она опускается и заменяется более теплой и легкой водой ⁴². Этот процесс продолжается до тех пор, пока вода не остынет равномерно. Любая вода, которая холоднее этой точки, будет плавать поверх более плотной воды. Такой режим конвекции позволяет смешивать воду как теплее, так и холоднее 4 ° C (и при потенциально различных концентрациях растворенного кислорода) ³⁰.Этот процесс происходит сезонно в голомиктических (смешивающихся) озерах, когда температура воды (и, следовательно, другие параметры) достигают равновесия ¹⁴.

Точки температуры соленой воды

Точка замерзания и максимальная плотность снижаются по мере увеличения уровня солености.

Важно отметить, что соленость не только влияет на плотность воды, но и может изменить максимальную плотность и точки замерзания воды. По мере увеличения концентрации соли максимальная плотность и температура замерзания уменьшаются. ¹⁴.Средняя морская вода имеет уровень солености 35 PPT (частей на тысячу) и смещенную максимальную плотность -3,5 ° C ¹⁴. Это более чем на 7 ° отличается от пресной воды и ниже точки замерзания морской воды, равной 1,9 ° C. ¹⁴. Однако эта максимальная плотность никогда не достигается ³⁹. Вместо этого в процессе конвекции охлаждающая вода просто циркулирует до тех пор, пока весь столб воды на поверхности не достигнет точки замерзания ⁴². Поскольку фазовая граница между жидкостью и твердым телом требует надлежащего давления, а также температуры, лед образуется только на поверхности ³⁰.

Самая низкая зарегистрированная температура естественной морской воды составляла -2,6 ° C, зарегистрированная под антарктическим ледником ³⁸. Аналогичным образом, самые холодные зарегистрированные океанические течения составляли -2,2 ° C на глубине 500 м. В обоих случаях гидростатическое давление позволяло воде оставаться жидкой при таких низких температурах ³⁸.

Ice Formation

Лед плавает поверх более плотной воды.

Общеизвестно, что пресная вода начинает замерзать при 0 ° C. Однако у соленой воды температура замерзания ниже.Вот почему соль используется зимой для удаления льда с дорог и тротуаров. Средняя морская вода имеет уровень солености 35 PPT (частей на тысячу), что сдвигает точку замерзания до -1,9 ° C ¹⁴.

Плотность чистого водяного льда при 0 ° C составляет 0,9168 г / мл, что почти на 9% легче, чем жидкая вода при 0 ° C, которая имеет плотность 0,99987 г / мл ¹⁴. Это не кажется большой разницей, но этого достаточно, чтобы лед плавал поверх воды и позволял водным организмам пережить зиму.Это падение плотности происходит из-за того, что водородные связи в воде создают открытую гексагональную решетку, оставляя пространство между молекулами ⁴².

Многолетний лед в Антарктиде свежее морского льда. Фотография предоставлена ICESCAPE через NASA

Лед, образованный в морской воде, даже менее плотен, чем пресноводный лед ⁴⁰. Когда морская вода начинает замерзать, молекулы воды начинают образовывать кристаллическую решетку (как в пресной воде). Эти кристаллы содержат только молекулы воды, а не ионы солей, и образование известно как исключение рассола ⁴³.По мере роста ледяной структуры очаги концентрированной соленой воды могут быть захвачены внутри льда, но не включены в его структуру. Захваченная вода со временем может стечь, оставив во льду небольшой пузырь воздуха. Оставленные пузырьки воздуха значительно снижают плотность льда — до 0,8-0,9 г / мл ⁴⁰.

Новый морской лед может иметь соленый привкус из-за захваченного рассола, который еще не вышел. В более старых ледяных структурах, называемых многолетним льдом, не остается рассола, и они достаточно свежие, чтобы их можно было пить после таяния. ⁴¹.

Соотношение температура / плотность также способствует стратификации.

Термическая стратификация

Тепловое изображение стратификации ледяного озера за период 22 месяца. Озеро перемешивается каждую весну и осень, выравнивая температуру по всему озеру. Термоклин существует на разных глубинах в зависимости от сезона.

Стратификация — это разделение водяного столба на слои или слои воды с различными свойствами. Эти деления обычно определяются по температуре и плотности, хотя можно использовать и другие параметры, такие как соленость и химические различия. ³¹.Расслоение происходит потому, что для смешивания жидкостей разной плотности требуется работа (сила и перемещение) ¹⁴. Термическая стратификация обычно носит сезонный характер, с четкими границами между слоями летом, более узкими слоями зимой и «круговоротом» весной и осенью, когда температура в толще воды довольно равномерна. ³². С течением времени года солнечный свет, ветер, температура окружающей среды и лед (зимой) заставляют озеро сдерживаться. ³².

Когда речь идет о слоях температуры и плотности в озере, эти слои обычно называют эпилимнионом, металимнионом и гиполимнионом сверху вниз ¹⁴. Верхний слой, эпилимнион, подвергается солнечному излучению и тепловому контакту с атмосферой, сохраняя ее теплее. Эпилимнион простирается настолько далеко, насколько позволяют солнечный свет и ветер, и обычно глубже в озерах с большей площадью поверхности ¹⁴.

Стратификация озера — разные слои разделены термоклинами или температурными градиентами.

Ниже эпилимниона находится слой воды с быстро меняющимся температурным диапазоном, известный как металимнион ³². Металимнион служит границей между верхним и нижним слоями воды. Температура в этом слое может сильно варьироваться между его верхней и нижней глубинами ¹⁴. Кроме того, металимнион может колебаться по толщине и глубине из-за погодных условий и сезонных изменений. ¹⁴.

Металлимнион окаймлен сверху и снизу кромкой, называемой термоклином.Термоклин определяется как плоскость максимального понижения температуры ¹⁴. Другими словами, когда температура воды начинает значительно падать, термоклин пересечен. Этой плоскостью принято считать глубину, на которой температура снижается со скоростью более 1 ° C на метр ¹⁴. Поскольку температура и плотность взаимосвязаны, на тех же глубинах существует второй клин, известный как пикноклин. Пикноклин разделяет толщу водной толщи по плотности ³³.

Ниже второго термоклина и пикноклина находится гиполимнион. Этот пласт обычно слишком глубок, чтобы на него влияли ветер, солнечная радиация и атмосферный теплообмен. ³¹. Температура гиполимниона обычно определяется весенним оборотом. В более глубоких озерах перемешивание может быть минимальным, и гиполимнион останется около максимальной плотности, или 4 ° C ¹⁴. Более мелкие озера могут повысить температуру гиполимниона до более чем 10 ° C. Эта температура может измениться лишь минимально, если вообще изменится, пока стратифицирована ¹⁴.

Озера, которые полностью перемешиваются по крайней мере один раз в год, известны как голомиктические озера ¹⁴. Есть шесть типов голомиктических озер с определениями, основанными на средней температуре и частоте совпадения температур ¹⁴. Эти озера и их разделяющие факторы можно увидеть на следующей блок-схеме:

Блок-схема классификации озер Хатчинсона и Лоффлера на основе стратификации и моделей циркуляции.

Озера, которые не полностью перемешиваются, называются меромиктическими озерами. ¹⁴.Эти озера имеют нижние слои, которые остаются изолированными в течение всего года. Этот нижний слой известен как монимолимнион и обычно отделен от коллективных слоев над ним (миксолимнион) галоклином (клин на основе солености) ³¹. Меромиктические условия могут возникать в голомиктическом озере, когда необычные погодные условия заставляют озеро расслаиваться до того, как оно успевает полностью перемешаться. ¹⁴.

Точки давления и температуры воды

Давление не влияет напрямую на температуру воды.Вместо этого он смещает точки замерзания, кипения и максимальной плотности. Температура, при которой происходит кипение и замерзание, сохраняется только на уровне моря ³.

Давление может изменить температуру кипения воды.

Как указано в некоторых рецептах, время приготовления на больших высотах больше из-за сдвига точки кипения воды. Это связано с влиянием атмосферного давления. При более низком давлении (на большей высоте) вода закипит при более низкой температуре. С другой стороны, при более высоком давлении (например, в скороварке) вода закипает при более высокой температуре ³⁴.Атмосферное давление не влияет на температуру самой воды, а только на ее способность превращаться в пар, сдвигая кипение влево или вправо.

Давление также объясняет, почему лед образуется только на поверхности воды. По мере увеличения гидростатического давления точка замерзания понижается ³⁰. На больших высотах (более низкое давление) наблюдается небольшое повышение точки замерзания, но изменения давления недостаточно, чтобы существенно повлиять на точку ³⁰.

Какие факторы влияют на температуру воды?

На температуру воды могут влиять многие окружающие условия. Эти элементы включают солнечный свет / солнечное излучение, теплопередачу из атмосферы, слияние ручьев и мутность. Мелководные и поверхностные воды более подвержены влиянию этих факторов, чем глубоководные ³⁷.

Солнечный свет

Солнечное излучение оказывает наибольшее влияние на температуру воды.

Самый большой источник теплопередачи к температуре воды — солнечный свет ³⁶.Солнечный свет или солнечное излучение — это форма тепловой энергии ⁴⁵. Эта энергия затем передается поверхности воды в виде тепла, повышая температуру воды. Эта теплопередача происходит из-за относительно низкого альбедо воды ⁴⁴. Альбедо — это определяемое качество способности поверхности отражать или поглощать солнечный свет. Низкое альбедо воды означает, что она поглощает больше энергии, чем отражает ⁴⁴. Результат — суточные колебания температуры воды в зависимости от количества солнечного света, получаемого водой.

Если водоем достаточно глубок для расслоения, солнечный свет будет передавать тепло только через световую зону (достигающую свет). Большая часть этой энергии (более половины) поглощается в первых 2 м воды ¹⁴. Эта энергия будет продолжать поглощаться экспоненциально, пока свет не исчезнет. Фотическая зона различается по глубине, но может достигать 200 м в океанах ⁴⁶. Глубина фотической зоны зависит от количества твердых частиц и других светорассеивающих элементов, присутствующих в воде.Температура воды ниже фотической зоны обычно изменяется только при смешивании воды ³⁷. Таким образом, более мелкие водоемы нагреваются быстрее и достигают более высоких температур, чем более глубокие водоемы ¹.

Атмосфера

Реки могут казаться парящими зимой, когда более холодный воздух течет над более теплой водой. Фото: Энтони ДеЛоренцо через Flickr

Атмосферная теплопередача происходит на поверхности воды. Поскольку тепло всегда течет от более высокой температуры к более низкой температуре, эта передача может происходить в обоих направлениях ⁶.Когда воздух холодный, теплая вода передает энергию воздуху и остывает. Это течение часто можно увидеть в виде тумана или «дымящейся» реки ¹⁴. Если воздух горячий, холодная вода получит энергию и согреется. Степень этой передачи зависит от тепловой инерции и удельной теплоемкости воды ¹⁴. Колебания температуры воды более постепенные, чем колебания температуры воздуха ¹⁴.

Мутность

Мониторинг мутности во время проекта дноуглубительных работ на реке Пассаик.Мутность может повысить температуру воды.

Повышенная мутность также увеличивает температуру воды. Мутность — это количество взвешенных твердых частиц в воде. Эти взвешенные частицы поглощают тепло солнечного излучения более эффективно, чем вода ⁴⁷. Затем тепло передается от частиц к молекулам воды, повышая температуру окружающей воды ⁴⁷.

Confluence

Поскольку река впадает в озеро, это может влиять на температуру воды.Фото: Роберто Арая Баркхан через Wikimedia Commons

Подземные воды, ручьи и реки могут изменять температуру водоема, в который они впадают. Если родник или источник грунтовых вод холоднее реки, в которую он впадает, река станет прохладнее. Вспоминая правила теплопередачи (энергия течет от горячей к холодной), река теряет энергию более холодной воде, поскольку она ее нагревает ⁶. Если приток большой или достаточно быстрый, равновесная температура воды будет близка к температуре притока ¹.Водотоки с ледниковым питанием будут охладить соединяющиеся реки вблизи источника потока, чем дальше вниз по течению ¹.

Антропогенное воздействие

Тепловое загрязнение от городских и промышленных сточных вод может отрицательно сказаться на качестве воды. Фото: Вменков через Wikimedia Commons

Антропогенное воздействие на температуру воды включает тепловое загрязнение, сток, вырубку лесов и водохранилища.

Термическое загрязнение
Термическое загрязнение — это любой сброс, который резко изменит температуру природного источника воды ⁴⁸.Это загрязнение обычно происходит из городских или промышленных сточных вод ¹. Если температура слива значительно выше температуры естественной воды, это может отрицательно сказаться на качестве воды. Существует несколько серьезных последствий теплового загрязнения, включая снижение уровня растворенного кислорода, гибель рыбы и приток инвазивных видов ⁴⁸.

Сток с парковок и других непроницаемых поверхностей — еще одна форма теплового загрязнения. Вода, стекающая с этих поверхностей, поглощает большую часть их тепла и передает его ближайшему ручью или реке, повышая температуру до ⁹.

Вырубка леса
Не только искусственные добавки могут повлиять на температуру воды. Вода, затененная растительностью и другими объектами, не поглощает столько тепла, как освещенная солнцем вода ¹⁴. Когда деревья или прибрежные навесы удаляются, водоем может стать необычно теплым, изменяя его естественный цикл и среду обитания ⁴⁸.

Водохранилища

Плотина Маккензи изменила характер температуры воды ниже по течению, что повлияло на поведение рыб, особенно на воспроизводство.

Водохранилища, такие как плотины, могут резко повлиять на циклы температуры воды. Хотя плотина напрямую не передает тепло воде, она может повлиять на естественные закономерности нагрева и охлаждения воды ⁹. Действующая плотина без раздвижных ворот может изменить температуру воды ниже по течению от плотины, что может повлиять на поведение местного населения рыб.

Изменение температурного режима может повлиять на миграцию, нерест и вылупление местных видов рыб. ⁹.Температурный режим изменится, если водохранилище расслоится и сброс плотины будет слишком высоким или слишком низким, выпуская необычно холодную или необычно теплую воду в поток ⁹.

Типичные температуры

Сезонные колебания температуры в США.

Температура воды может варьироваться от замороженного льда до почти кипящей, так что же определяет «типичную» температуру? Типичные температуры зависят от 1) типа водоема 2) глубины 3) сезона 4) широты 5) окружающей среды.Хотя конкретный водоем может иметь общую схему, которой он следует ежегодно, не существует окончательной «типичной» температуры воды. Даже конкретный водоем может отличаться из-за любого из этих источников; озеро может замерзнуть за одну зиму, но может не замерзнуть в следующем году из-за теплой зимы. Оба года он следует одной и той же схеме потепления и похолодания, но не достигает одинаковых температур. Любые «необычные» температуры следует рассматривать в контексте.

Реки и ручьи, как правило, подвержены более сильным и быстрым колебаниям температуры, чем озера и океаны ¹⁴.Точно так же широкие мелкие озера будут теплее, чем их более глубокие аналоги. Из-за изменения угла солнечной радиации и влияния атмосферной теплопередачи температура воды будет сезонно меняться ⁴⁴. Поскольку солнечная радиация более интенсивна вблизи экватора, вода на более низких широтах будет теплее, чем вода на более высоких широтах ⁴⁴. Затененные потоки не будут так подвержены влиянию солнечного излучения, как их открытые аналоги, и могут оставаться более прохладными. Водоемы, на которые влияет поток грунтовых вод или ледниковый поток, также будут более холодными ¹.

Температура океана также зависит от сезона, широты, глубины, океанских течений и конвекции. ⁵¹. Поверхностные воды будут больше меняться в зависимости от сезона и широты, чем более глубокие воды, и будут демонстрировать суточные (суточные) колебания из-за солнечной радиации и ветра ⁵³. Эти суточные колебания могут достигать 6 градусов Цельсия ⁵³. Из-за своих огромных размеров и высокой удельной теплоемкости воды океан имеет столь же большую теплоемкость ¹⁴. Это означает, что колебания между сезонами или из-за необычных событий будут иметь лишь незначительное влияние. ⁵¹.Исследования показали, что за прошедшее столетие океан нагрелся примерно на 0,1 градуса Цельсия ⁵². Хотя это число кажется небольшим, оно довольно велико по сравнению с размером океана.

Температура поверхности моря в декабре 2013 года. Изображение предоставлено: JPL Regional Ocean Modeling System через NASA

Температура океана играет важную роль в атмосферных условиях во всем мире. Ураганы, циклоны, грозы и другие погодные явления могут образовываться в зависимости от температуры океана. ⁵³.Муссоны могут возникать при большой разнице температур между сушей и морем, вызывая циклические осадки и штормы ³⁵. Ураганы и циклоны развиваются над теплой водой, где тепло может быстро передаваться воздуху посредством конвекции ⁵⁴. Точно так же снег в виде озера и другие сильные осадки могут образовываться, когда холодный воздух течет над большим, более теплым водоемом ⁵⁵. Океан также взаимодействует с атмосферой, создавая явления Эль-Ниньо и Ла-Нинья.Эль-Ниньо описывает потепление Тихого океана из-за отсутствия ветра, который изменяет глубину термоклина. Это потепление, в свою очередь, влияет на погодные и температурные режимы по всему миру ³⁵. Ла-Нинья — это противоположное состояние океана, где температура ниже нормы, как правило, с обратным воздействием на погоду. ³⁵. Эти события нерегулярны, происходят каждые 2-7 лет. Они могут длиться от 9 месяцев до пары лет, в зависимости от силы эпизода ³⁵.

На этих картах показаны колебания температуры поверхности на Тихоокеанском экваторе. В условиях Ла-Ниньо полоса холодной воды выталкивается на запад вдоль экватора, в то время как в условиях Эль-Ниньо преобладают теплые температуры. Кредит изображения: Дай МакКлург, проект TAO через NOAA

Уникальные условия

Бассейн утренней славы в национальном парке Йеллоустоун является примером горячего источника. Фото: Джон Салливан

Есть несколько водоемов с уникальными уровнями температуры.Наиболее известные примеры — горячие источники. Горячие источники, также известные как гидротермальные источники, питаются подземными водами, которые значительно теплее, чем другие потоки ⁵⁰. Эти уникальные воды согреваются геотермальным теплом. Этот перенос тепла может происходить от потоков грунтовых вод, которые уходят достаточно глубоко в земную кору или которые вступают в контакт с магмой в вулканических зонах ⁵⁰. Горячие источники остаются намного теплее, чем температура окружающей среды, а некоторые вулканические горячие источники даже достигают температуры кипения ⁵⁰.

Другими уникальными водными объектами являются гелиотермические озера. Эти озера обычно являются солеными, меромиктическими озерами, что означает, что, когда они расслаиваются, только верхний слой воды будет смешиваться. ¹⁴. Как обсуждалось в разделе стратификации, слои разделены галоклином, при этом миксолимнион остается довольно свежим, а нижний монимолимнион содержит более высокую концентрацию соли ¹⁴. Когда это расслоение попадает в фотическую зону, происходят необычные события.Солнечный свет, достигающий монимолимниона, нагревает воду. Это тепло не может уйти, потому что на плотность нижнего слоя солевого раствора не оказывает существенного влияния повышение температуры ¹⁴. В результате образуется тепловая ловушка в галоклине, где температура может легко достигать 50 ° C и выше ¹⁴. Горячее озеро в Вашингтоне является одним из примеров гелиотермического озера, где галоклин остается около 30 ° C, даже когда озеро покрыто льдом ¹⁴.

Последствия необычных уровней

Максимально рекомендуемые уровни температуры для различных видов рыб на разных этапах жизни.

Слишком теплая вода обычно считается более опасной для водных организмов, чем холодная вода. Однако оба могут влиять на рост, переносимость болезней и выживаемость ⁸. Слишком холодная вода влияет на биологические процессы и скорость метаболизма водных организмов ¹⁴. С другой стороны, слишком теплая вода может вызвать чрезмерную частоту дыхания и стресс у рыб. Теплая вода также не может удерживать столько растворенного кислорода, как холодная вода, поэтому меньше кислорода доступно для поглощения организмами ¹⁴.У каждого вида рыб свой диапазон комфорта. Температура за пределами этого диапазона может быть вредна для роста и выживания. Лосось и форель предпочитают плавать в более холодных реках, в то время как большеротый и малоротый окунь переносят гораздо более теплые воды как для роста, так и для нереста ⁸.

Важность мониторинга

Итак, как определить качество воды по температуре? EPA и некоторые штаты, включая Аляску, Айдахо, Орегон и Вашингтон, рекомендовали максимальные сезонные и региональные температуры ⁴⁹.В других штатах числовое значение отсутствует, и вместо этого указывается «отсутствие измеримых изменений по сравнению с естественными условиями». ¹. Это ставит во главу угла тщательный и долгосрочный мониторинг. Чем больше исторических данных доступно, тем больше аномальных колебаний можно обнаружить и устранить. Если озеро, которое обычно стратифицируется год за годом около 20 ° C и 8 ° C в эпилимнионе и гиполимнионе, начинает показывать 23 ° C и 17 ° C соответственно, оно может стать эвтрофным (богатым питательными веществами, часто гипоксическим) из-за сельскохозяйственных стоков ¹.

Влияние температуры воды на множество других параметров делает ее тонким, но жизненно важным фактором при определении качества воды.

Что такое единицы?

Самые распространенные температурные шкалы: по Фаренгейту, Цельсию и Кельвину.

Поскольку температура измеряет тепловую энергию, были разработаны шкалы, показывающие значения температуры по сравнению с другими значениями. Сегодня температура воды обычно измеряется по одной из трех шкал: Цельсия, Фаренгейта или Кельвина ².При использовании шкалы Цельсия или Фаренгейта температура измеряется в градусах. По шкале Кельвина единицей измерения является кельвин, но это та же величина, что и градус Цельсия ². Из-за универсального использования температура воды обычно указывается по шкале Цельсия ¹.

Шкалы Фаренгейта и Цельсия определяются градусами замерзания и кипения воды. ³. Шкала Цельсия также называется шкалой Цельсия, потому что между двумя определенными точками (замерзание и кипение воды) находится интервал в 100 градусов. ².Шкала Кельвина основана на теоретической точке абсолютного нуля ².

Методы строительства фундамента при минусовой температуре

Заливка бетона в условиях мороза

Подогреваем фундамент

Обогрев изнутри и снаружи

Теплоизоляция конструкций

Примеси для поддержания температуры бетона

Преимущества работ при отрицательных температурах

секреты работы при разных температурах |

Температурные особенности

Нюансы зимней стройки

Свойства раствора

Метод замораживания

Химические добавки

Способ термоса

Электроподогрев

Дополнительные секреты

Вывод

Почему лед тает под солью, несмотря на минусовую температуру зимой | Lifestyle

Почему лед тает под солью

Депрессия точки замерзания

Изготовление мороженого

Другие субстанции

Вяленое мясо: почему мы до сих пор им не отравились

ПЛИТОНИТ АнтиМороз — противоморозная добавка для цементно-песчаных растворов

оптимальный диапазон в различное время года

Особенности набора прочности бетонными конструкциями

Опасность влияния минусовых температур на состояние смеси

Какая температура воздуха является приемлемой для раствора?

Показатели морозостойкости различных марок бетона

Технология и особенности заливки в осеннее время

Выбор подходящего времени

Факторы, влияющие на схватывание теста в осенний период

Процесс работ в зимнее время

Правильный замес смеси

Прогрев цементного теста

Можно ли искусственно повысить морозостойкость раствора?

Виды добавок

Присадки

Антифризы

Ускорители схватывания

Способы подогрева

Особенности укрытия и утепления

Выполнение утепления опалубки

Рекомендуем посмотреть видео по теме

можно ли использовать цемент зимой, особенности применения

Какие проблемы могут возникнуть при зимнем бетонировании

Технологическое решение: противоморозные добавки

Другие методы защиты

Почему зимой на дорогах тают лед на дорогах с помощью соли?

Почему соль?

Плюсы и минусы

Почему соль тает лед?

Почему морская вода не замерзает до нуля градусов?

Выписка

Почему соль снижает температуру плавления льда

Почему соль снижает температуру замерзания воды?

Соль и лед

Основные моменты

Реферат

Ключевые слова

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Температура воды — системы измерения окружающей среды

Что такое температура воды?

Почему важна температура воды

Температура воды и водный мир

Токсичность соединения и температура воды

Температура растворенного кислорода и воды

Электропроводность и температура воды

Потенциал окисления и температура воды

pH и температура воды

Плотность и температура воды

Точки температуры пресной воды

Точки температуры соленой воды

Ice Formation

Термическая стратификация

Точки давления и температуры воды

Какие факторы влияют на температуру воды?

Солнечный свет

Атмосфера