Почему пресная вода замерзает сверху вниз?

Мне было интересно, почему пресная вода замерзает сверху вниз, а не наоборот. Причина, по которой я сомневаюсь в этом, заключается в том, что в видео, которое я наткнулся, я обнаружил, что вода замерзает сверху, но, конечно, с текущими знаниями я бы сказал, что это должно быть наоборот, потому что мы знаем, что холодный воздух дрейфует вниз, а горячий воздух поднимается вверх, так что аналогично тепло должно падать вниз и это что замерзание должно начинаться снизу а не вверх? Если мои применяемые знания неверны и потенциально глупы, поэтому я хочу спросить:

Почему вода замерзает сверху вниз?

в типичном случае, где находится поверхность? .. вот так

Ответы (6)

Плотность воды повышается от 0 до 4 градусов Цельсия. Таким образом, у вас будет градиент температуры воды. На дне 4 градуса по Цельсию и более холодная вода над ним. Это также причина, по которой рыбы выживают зимой, они просто ныряют на дно, где температура дольше остается теплой. Кроме того, плотность льда меньше плотности воды, поэтому он будет плавать.введите описание изображения здесь

Существует также вклад испарительного охлаждения, которое происходит только на поверхности. Итак, если у вас нет холодильной установки на дне пруда :-), вода не обязательно имеет монотонный температурный градиент сверху вниз.
Это интересно, если вы думаете о бутылке с водой в морозильной камере. Несмотря на равномерное охлаждение (всё равно допустим), всё равно сначала замерзает вверху, потому что наверх поднимется вода температурой ниже 4°С.
@CarlWitthoft - Возможно, вы захотите переосмыслить это. При нуле C испарительное охлаждение, ну, на ум приходит «мизерное». Как преувеличение. Кроме того, как только первые несколько молекул верхней поверхности замерзают, никакая жидкая фаза не подвергается воздействию воздуха.
Это хорошо, но не отвечает на вопрос, почему .
@WhatRoughBeast согласился, но учтите охлаждение испарением до того, как вода достигнет нуля C, и относительно медленную передачу тепла от предположительно более теплой воды внизу к поверхностному слою.
@CarlWitthoft - ну точно. При наличии медленного теплопереноса, если поверхностный слой льда препятствует дальнейшему испарительному охлаждению, это охлаждение не может внести вклад в вопрос, «почему вода замерзает сверху вниз, а не наоборот».

Я думаю это зависит от давления, которое внизу выше. Значит, нам нужно достичь температуры ниже, чем наверху жидкости. Вы знаете, чем выше давление воды, тем ниже температура равновесия жидкость-твердое. Таким образом, при одной и той же температуре замерзание начинается сверху, нижние слои «нагреваются» от слоев, находящихся выше, и не могут достичь температуры замерзания до тех пор, пока не замерзнет верхний слой и его температура не начнет опускаться ниже 0°С. °С.

Поскольку она имеет меньшую плотность, чем жидкая вода при температуре 0 градусов, образуются пустые пространства. Поэтому лед намерзает сверху вниз.

Потому что на границе вода-воздух скорость теплообмена выше. Таким образом, там сначала образуется тонкий слой льда. Поскольку лед менее плотный, чем вода, он плавает на поверхности воды. После образования льда скорость теплообмена на границе лед-вода выше, чем в нижних слоях воды.

Поскольку тепловая энергия продолжает покидать воду, образуется больше кристаллов льда. Иногда это может создать состояние, при котором удар по контейнеру (например, при условии, что ваша вода находится в контейнере) может вызвать очень быстрое образование кристаллов льда при осторожном охлаждении. В этом видео показано, как приготовить растворимый лед из очищенной или газированной воды: https://www.youtube.com/watch?v=RMzio5sLN48.

Вода с нулевым градусом немного легче, чем вода с 4-градусной температурой, поэтому, если мы возьмем водоем с температурой выше нуля и понизим температуру вокруг него (обычно выше ее в отношении озера, когда температура воздуха падает), более холодная вода должна быть включена. сверху и в контакте с более холодным воздухом, и сначала замерзнуть.

В воде есть немного воздуха. Если вы посмотрите на кубики льда, вы увидите, что кубики льда замерзают сверху и по бокам (это имеет смысл, потому что холод окружает лоток для кубиков льда. Это улавливает пузырьки воздуха в середине, потому что воздух не замерзает). при тех температурах.

введите описание изображения здесь

Вы можете видеть чистый лед (который замерз первым) и белый лед - белый из-за мельчайших пузырьков воздуха, которые замерзли последними. Вода замерзает там, где соприкасается с холодом. Он также будет всплывать вверх, если сможет, потому что он легче, лед часто структурирован и находится на месте, поэтому он не всегда всплывает вверх, а вместо этого замерзает на месте.

Чистый лед, который иногда используется в барах, замерзает снизу вверх. Это делается путем замораживания со дна и, часто, поддержания циркуляции воды.

введите описание изображения здесь

Не существует механизма замерзания озера снизу вверх, если только вы не нашли способ сделать Землю более холодной под озером. Вода также является очень редким веществом, которое расширяется и становится легче при замерзании. Большинство материалов конденсируются и тонут при замерзании.

Чистый лед производится методом направленной заморозки . Так что это действительно ответ из двух частей. Да, лед и вода с нулевым градусом плавают сверху, когда озеро находится близко и в диапазоне замерзания, но также имеет значение и то, где холод соприкасается с озером. Температура воздуха ниже точки замерзания довольно часто. Земля под озером, гораздо реже, если вообще встречается.

Если вы выльете ведро воды в очень холодную впадину на земле при температуре ниже нуля и увидите, как она замерзнет, ​​есть большая вероятность, что вы увидите, как она замерзает снизу вверх.

Из-за анамольного расширения воды она имеет свойство уменьшать свою плотность при охлаждении ниже 0 С. Так как плотность льда меньше плотности воды, он начинает замерзать сверху вниз.