Какой температуры водой заливают каток

Описание парадокса Мпембы.

Многие из нас в детстве, а также в юношестве, часто экспериментировали с физическими явлениями, в том числе с замерзанием воды. Как ни странно, но многие из нас знают, что почему-то катки принято заливать горячей водой, а не холодной, потому что она быстрее замерзает. В этой статье мы расскажем, почему горячая вода превращается в лед быстрее, нежели холодная.

Горячая вода замерзает быстрее или нет?

Вообще об этом факте было известно очень давно, еще со времен Аристотеля, а также Декарта. Однако каких-то научных подтверждений не было. Только в 1963 году начались существенные работы, основная задача которых выяснить, почему так происходит.

Горячая вода замерзает быстрее или нет:

• Согласно физике, это противоречит первому закону термодинамики, согласно которому одна энергия перетекает в другую. По первому началу термодинамики нагретая жидкость, перед тем как отвердеть, должна пройти температуру охлаждения, соответственно и время отвердения должно быть гораздо больше.
• Однако на практике происходит иначе. Об этом задумался школьник, который задал своему учителю физики соответствующий вопрос. Мальчик готовил дома мороженое, и заметил, что стакан с теплой жидкостью замерз гораздо быстрее, нежели с прохладной, при одинаковом составе субстанции.
• Тогда учитель лишь посмеялся над парнем, сказав, что это противоречит первому закону термодинамики, поэтому невозможно. После визита в школу известного физика Осборна, мальчик задал ему тот же вопрос, чем заинтересовал ученого.

Лед

Какая вода быстрее замерзает горячая или холодная?

Именно с 1963 года Осборн, вместе с мальчиком, начали заниматься этим вопросом, в результате чего была опубликована статья, в журнале educacion. При этом точного ответа, почему же нагретая жидкость отвердевает быстрее холодной, не было получено.

Какая вода быстрее замерзает горячая или холодная:

• По мнению некоторых ученых, теплый раствор в холодильнике с термостатом переходит в твердое состояние гораздо быстрее лишь по той причине, что холодильник начинает сильнее морозить, при поступлении сигнала о повышении температуры в камере.
• Этого не происходит с охлажденной жидкостью, так как ее температура гораздо ниже, и термостат работает в обычном режиме, без снижения температуры хладагента. Однако эта версия не получила подтверждение по той причине, что нагретая жидкость в обычных условиях на воздухе, также отвердевает гораздо быстрее, чем холодная.
• Соответственно термостата в обычных уличных условиях нет, поэтому и усиления холода не происходит.

Лед

Почему горячая вода замерзает быстрее?

Однако удалось выяснить, что нагретая жидкость, из-за наличия над поверхностью большого количества испарений, отвердевает гораздо быстрее по причине того, что на поверхности образуются пары, объем жидкости в контейнере уменьшается. Тем самым удается заморозить меньшее количество жидкости, что гораздо проще, чем большее. Однако на практике потеря объема незначительная, поэтому и процесс затвердения нельзя считать оправданным.

Почему горячая вода замерзает быстрее:

• Многие ученые сходятся во мнении, что нагретая жидкость, из-за наличия испарений, начинает превращаться в лед быстрее. Ледяные капельки над поверхностью, попадают в воду, что способствует образованию корки льда, из-за чего происходит быстрый процесс превращения в лед.
• Научные работники выяснили, что, если поставить емкость с теплой жидкостью на снег, или ледяную корку в холодильнике, она начинает плавиться, в результате чего контакт между емкостью, водой в ней, а также холодильником, увеличивается, тем самым увеличивается площадь соприкосновения, в результате чего происходит быстрое замерзание теплой воды.
• Охлажденная вода не оказывает такого эффекта из-за того, что под ней снежная подушка не плавится, и процесс превращения в лед происходит гораздо медленнее. Кроме того, удалось выяснить, что холодная жидкость, при снижении температуры, начинается отвердевать в верхней части. В результате этого ухудшаются процессы смешения воды внутри, поэтому и процесс затягивается. Нагретая жидкость начинает замерзать снизу, тем самым усиливая процессы конвекции, теплоизлучения.

На катке

Почему каток заливают горячей водой?

Ученые выяснили, что если включить дополнительное механическое усреднение воды в горячей и холодной емкостях, то охлажденная вода замерзнет гораздо быстрее. Это происходит из-за того, что не будет образовываться плотной ледяной корки.

Почему каток заливают горячей водой:

• Химики также пытались объяснить данный парадокс, тем, что внутри прогретой жидкости, есть растворенные вещества, которые оседают на дно, сверху оказывается чистая вода. Всем известно, что солевой раствор отвердевает при более низкой температуре, чем дистиллированная вода.
• Тем самым и пытались объяснить данный парадокс. Соответственно охлажденная вода является более жесткой, в ней ярко выраженные ионы, содержащиеся во всем объеме. При этом в горячей жидкости, растворенная соль предпочтительно находится в нижней части раствора.
• Благодаря этому верхняя часть отвердевает быстрее, передавая сниженную температуру в нижние слои жидкости.

Морозный день

Холодная или горячая вода замерзает быстрее?

Ученые выяснили, что если проводить постоянное перемешивание теплой и холодной воды, то холодная жидкость будет превращаться в лед гораздо быстрее.

Холодная или горячая вода замерзает быстрее:

• Многие ученые считают, что в теплой воде связи между молекулами растянуты, поэтому молекула водорода также объемнее в пространстве. При резком охлаждении воды, эти связи разрываются, с очень резким снижением температуры.
• Именно этим и обусловлено быстрое замерзание теплой воды. Считается, что в горячей жидкости содержится меньше растворенных газов, чем в холодной. Именно из-за изменения состава горячей жидкости, происходит ее быстрое превращение в лед.
• До сих пор однозначного и окончательного ответа по поводу этого парадокса нет. Проводились исследования в 2012-2017 годах, которые подтверждали парадокс или опровергали его. В 2016 году в журнале scientific reports, есть ссылка на материалы, что холодная вода переходит в твердое состояние медленнее, чем нагретая.

Лед

Проводили своеобразные исследования, согласно которым замораживали по 400 мл воды с разной температурой. Согласно этим исследованиям, горячая жидкость быстрее охлаждалась, нежели холодная. В 2017 году была опубликована гипотеза, согласно которой эффект Мпембы, который касается нагрева охлажденной системы, не соответствует равновесию. Поэтому под этот парадокс не подходят все основные законы физики и термодинамики.

ВИДЕО: Почему горячая вода замерзает быстрее?

Источник

Зимние забавы радуют не только детей, но и взрослых. Как же здорово проводить выходные с семьей, прогуливаясь по заснеженному городу, играя в снежки или катаясь на санках. Но главным зимним развлечением я считаю катание на коньках. Люблю, когда не только весело, но еще и полезно.

Сейчас ледовый каток можно найти в любом большом городе. Но вот для небольших населенных пунктов – это дефицит. Поэтому если за окном минусовая температура, и вода отлично застывает, советую обустроить свой собственный каток рядом с домом. Я расскажу вам, как это правильно сделать.

1. Выбор площадки. Площадка должна быть ровной. Отлично подойдет асфальтированное покрытие. Если его нет, можно использовать и грунтовое. Но на месте будущего катка почва должна промерзнуть на 5 см в глубину – не меньше.

2. Подготовительные работы. Площадку нужно очистить от камней, палок и мусора. Затем нужно соорудить бортики из снега, грунта либо из досок. Бортики должны оградить и ограничить территорию катка.

3. Следующий шаг – трамбовка снега. Снег нужно разровнять и утрамбовать катком или лыжами, чтобы образовалась подушка толщиной от 5 см.

4. Заливка катка. Заливка катка производится поэтапно. Нужно залить несколько слоев. Каждый последующий заливается после промерзания предыдущего. В итоге должен получиться промерзший слой толщиной от 15 см. Иногда на это уходит несколько дней. Заливать каток нужно при температуре не выше -5градусов.

Советы по заливке катка:

• Для самостоятельной заливки нужно использовать шланг с распылителем либо насадку для душа. Направлять ее лучше вверх «веером» под углом 35-45 градусов, чтобы вода не вытекала струей в одно место, а равномерно распылялась по всей территории будущего катка.

• Начинать заливку стоит с дальнего угла, продвигаясь по диагонали. Вода должна распыляться по направлению ветра. Каждый слой заливается с нового угла, чтобы избежать образования возвышенностей.
• Если во время замерзания слоев начинает идти снег, стоит убирать его перед каждой новой заливкой.
• Прежде чем начинать следующую заливку, нужно убрать мусор с застывшего слоя. Трещины стоит заполнять снегом.
• Заливку нужно производить с интервалом в 4 часа. Этого времени будет достаточно для замерзания слоя.

5. Шлифовка поверхности катка. Последний завершающий слой необходимо залить горячей водой, которая растопит кочки, заполнит ямки и сделает каток ровным и гладким.

Каток требует не только первоначальной заливки, но и ухода в процессе эксплуатации. Нужно регулярно очищать его от снега, периодически заливать образовавшиеся трещины и порезы от коньков холодной водой или снежно-водяной смесью и шлифовать поверхность катка горячей водой.

И не забудьте, что если вы обустраиваете каток на своем участке – никаких проблем не будет. Но если вы решили использовать под каток общественную землю, стоит для начала получить согласие и разрешение от ответственных лиц.

Вот несколько статей, которые могут Вам понравится:

Создаём сказочную атомсферу праздника вместе! Мастер класс “Неоновые Баночки”!

Как красиво оформить стены? Тренд 2019 года!

Декор стен своими руками из деревянных кубиков! Мастер класс!

Диспоузер – помощь хозяйке на кухне, но пока так не привычная для России! Почему?

А так же на нашем канале много полезной и интересной информации по строительству, отделочным работам, дизайну, ландшафтному дизайну и многое другое! По этому не забывайте подписаться на канал, чтобы не потерять нас!

Источник

Необходимо в настоящее время инициировать общественное обсуждение вопроса качественной заливки и содержания ледовых площадок в г.Самара, поскольку, к примеру, в Кировском районе на 230 тыс. чел. общедоступной качественной ледовой площадкой является только лед на стадионе «Восход», да и туда вход стоит 150 руб. с человека при запрете на игру в хоккей. Такое обсуждение, во – первых, может побудить неравнодушных самарцев включиться в помощь муниципалитету в данных вопросах, во-вторых, может подтолкнуть администрацию города к более тщательной подготовке вопроса на следующий зимний сезон. В этом сезоне, полагаю, что работа муниципальной власти по данному вопросу проведена неудовлетворительно. Важность такой работы нельзя переоценить, проверено практикой. В выходные, из близлежащих домов выходят на площадку единовременно, на протяжении всего дня более 100 человек, взрослых и детей.

Видео «Как залить каток» https://youtu.be/zyE0uQfZpgY

Осенью 2013 года на территории родной школы № 73 в Самаре, напротив моего дома, было построено замечательное многофункциональное поле с искусственным покрытием для игры в футбол и баскетбол летом, в хоккей – зимой. До конца января 2014 года поле простаивало без дела «под слезы» местной ребятни.

На активные действия подвигнул пост Дмитрия Котукова «Битва за лед» https://simple-kot.livejournal.com/272573.html. Понимая, что при всех возможных юридических усилиях и жалобах управляющие компании и иные организации будут заливать лед, в лучшем случае, к лету, решил не тратить свои эмоциональные силы и время на понуждение чиновников к работе, а вместо этого помочь им организовать процесс заливки льда, поскольку в душе не дремлет хоккеист команды «Металлург» конца 80 – ых…

Мы сами начинающие ледовары и действовали по советам бывалых – директора школы № 58 г.Самара Дегтева Алексея Петровича и директора МП «Парки Самары» Кандакова Сергея Александровича, за что им большое спасибо! Поэтому данная инструкция показывает, что решить проблему создания ледового поля сможет каждый неравнодушный при определенных личных организационных усилиях и небольших затратах. Традиция играть в хоккей в России сохраняется, неравнодушные люди тоже есть.

1 этап – организационный.

– Закупить шланг (обязательно только резиновый) внутренним диаметром не менее 25 мм, толщиной стенки не менее 5 мм (необходимо, чтобы шланг не промерзал) и соответствующей длины, равной расстоянию от источника подачи воды до крайней точки площадки. Мы нашли такой шланг по цене 80 руб./погонный метр с НДС;

– Сделать «волокушу» для чистовой заливки льда теплой водой (о ней ниже);

– Найти место, откуда будет производиться подача теплой воды и сделать специальную разводку на такой источник подачи теплой воды с необходимым внешним диаметром трубы выхода, равным внутреннему диаметру резинового шланга;

– Определиться с помощниками (2 чел.) для заливки льда. Это могут быть как наемные рабочие (наш случай), так и неравнодушные общественники. После того, как лед будет залит и каток начнет функционировать, помощников будет найти проще. Но первый этап – этап заливки льда приходится преодолевать самим;

– Если площадка подлежит расчистке от лишнего снега и его утрамбовке, то необходимо найти квалифицированного специалиста – водителя погрузчика;

– Закупить шанцевый инструмент для чистки площадки от снега: лопаты 4 – 7 шт., широкие скребки – движки 4 – 7 шт.

2 этап – расчистка поля и создание подушки из снега, толщиной примерно 10 см.

За зиму на поле накопилось примерно 50 см снега. Мы пригласили хороших специалистов – дорожников, которые пообещали сделать нужную подушку из снега не более 10 см и утрамбовать ее. Слово они сдержали – молодцы ! За 7 часов очистки поля от лишнего снега погрузчик ни разу не коснулся ограждающей сетки или бортов коробки. Утрамбовку снега проводили ковшом погрузчика при движении задним ходом. Снег обязательно должен быть хорошо утрамбован.

Если начинать заливать лед сразу с начала зимы, то можно не ждать выпадения снега для создания снежной подушки (в случае, если покрытие поля не искусственное) и лить лед на имеющуюся поверхность при наступлении среднесуточной минусовой температуры воздуха в течение нескольких дней подряд.

3 этап – создание холодной водой «черновой» ледовой подушки, толщиной примерно 10 – 15 см.

Для этих целей лучше всего использовать пожарный гидрант, поскольку это быстрее и эффективнее, чем лить подушку из шланга, диаметр которого значительно меньше диаметра пожарного рукава. Пожарные Кировского района Самары охотно откликнулись на просьбу директора школы № 73 Натальи Борисовны Дрожджа и предоставили уже неиспользуемые пожарные рукава в целях помощи школе и местным ребятишкам. Используя такие пожарные рукава, мы наливаем нужную толщину льда на протяжении трех дней подряд. Каждый день проводим заливку льда холодной водой минимум в три слоя без остановки в течение не менее 4 – 5 часов. Проливая крайнюю территорию площадки, начальная уже застывает и мы вновь возвращаемся к началу, и так насколько хватит сил и времени. Заливку делаем вечером с переходом в ночь. К утру достигается полное промерзание налитого слоя льда.

4 этап – чистовая заливка льда теплой водой.

Для чистовой заливки льда мы используем т.н. «волокушу», специальное приспособление, которое состоит из одной металлической трубы (вн. диаметр 40 – 60 мм) длиной 1,5 – 2 м, заваренной с торцов и имеющей отверстия через 7 – 10 см вдоль трубы для подачи воды на лед, и другой металлической трубы (внешний диаметр равен внутреннему диаметру приобретенного шланга), приваренной к первой по центру с усилениями, выполняющей также роль ручки. Такую конструкцию в подарок детям микрорайона сделали мастера МП «Парки Самары» под руководством директора С.А.Кандакова, отдельное спасибо!

К первой трубе, к специально предусмотренным и сделанным заранее местам прикрепляем тряпку, которая будет служить для разглаживания поверхности льда. Подсоединяем шланг к источнику подачи теплой воды, закрепляем хомутом, прикрепляем шланг к волокуше также хомутом, включаем теплую воду и начинаем финишную заливку. С волокушей работают минимум два человека, один тащит волокушу вдоль площадки, другой работает со шлангом, дабы шланг не попадал под ноги первому и на залитую поверхность. Лучше ходить не по кругу, а вдоль площадки вперед – назад, постепенно приближаясь к выходу, чтобы шланг не перекручивался. Заливку производить лучше вечером, в ночь, лучше в три слоя. Ко времени проведения последнего продольного прохода с волокушей, слой нанесенного первого льда уже застывает и можно идти вновь. Теплая вода расплавляет неровности и постепенно приводит к качественному ледовому покрытию. Образовавшиеся ранее трещины и ямы необходимо заделать снежной кашицей до чистовой заливки. Эта работа напоминает работу с цементным раствором. Берется снег, разводится водой до получения снежной кашицы и мастерком мы заделываем образовавшиеся ямы и трещины.

5 этап – содержание ледового покрытия.

В зависимости от площади покрытия необходимо 2 – 3 человека для его содержания в надлежащем состоянии. Как уже было сказано выше, найти таких людей на уже сделанную площадку проще, чем когда дело на нуле. Снег с площадки необходимо убирать по мере выпадения. Заливка льда, 2-3 раза в неделю, в зависимости от интенсивности эксплуатации льда. За 2 дня эксплуатации средней интенсивности коньками срезается примерно 1 – 1,5 см льда.

В погоду 0 и небольшой плюс, лед лучше не обновлять, но чистить, в погоду 0 и небольшой минус можно в ночь залить. Если вовремя не очистить лед от выпавшего в период оттепели снега, то после того, как ударит мороз, снег приварится ко льду и вся работа может пойти насмарку.

И последнее, предлагаю администрации города решать вопрос с заливкой и обслуживанием ледовых площадок города не просто путем выделения некоторых денег https://samara.ru/read/59634 для управляющих компаний, либо ТОСов, а системно, путем вменения обязанности по заливке льда и последующему его обслуживанию на всех площадках города единой специализированной организации (например: МП «Благоустройство», МП «Спецремстройзеленхоз» и др.) поскольку данные ледовые поля нужны самарцам, а управляющим компаниям они, как собаке пятая нога https://samaratoday.ru/news/100717 .

На протяжении двух дней 8-9 февраля открываем новое ледовое поле ежедневной пятичасовой игрой в хоккей.

Русские люди счастливы тем, что имеют природную возможность кататься на настоящем льду, играть в хоккей на свежем воздухе, заниматься фигурным катанием. В это время ребятня и взрослые отвлекаются от зомбоящиков, компов, айпадов и прочей шелухи. Это дорогого стоит.

Здоровья и успешного катания на коньках !

Источник