Здравейте Моето име е Сергей. Аз съм собственик на лед комплекс в Виница (Украйна). Аз съм се интересуват, или може да се увеличи стабилността на леда над нула температура без допълнителни разходи за електричество. Това е много скъпо да се поддържа леда през лятото. Чета статията за метана във водата, протеиновите молекули, и за тежката вода D2O. Аз не знам как да го прилагат на практика.
В природата, има 14 лед модификации. Въпреки това, всички, но познат ни леда кристализира в шестоъгълна система и е определен като условия лед I. образуваната в екзотични - при много ниски температури (около -110 150 0 ° С) и високи налягания, когато ъглите на водородните връзки в системата на водна молекула и промяна форма, различна от шестоъгълна. Тези условия напомнят за пространство и не се срещат на Земята. Например, при температура под -110 ° С на водна пара пада върху метална плоча под формата на октаедър и куб няколко нанометра - така наречения куб лед. Ако температурата е малко над -110 ° С и концентрация на пара е много малък, за поставяне на плочи се образува само от плътен аморфен лед.
Natural лед аз обикновено е много по-чист, отколкото водата, тъй като разтворимостта на съединения (с изключение на NH4F) в ледена изключително ниска. Но противно на лед II стабилизира само при наличие на следи от газове; в чист вид не е било получено благодарение на своята нестабилност. Ако, например, налягането се произвежда с помощта на хелий, е необходимо да се разтваря в замразяване на вода. Има доказателства, че аргон - друг инертен газ, подходящ за използване в инсталацията - също в състояние да произвежда твърди разтвори с лед. Въпреки това, проучването на лед клат-ратни съединения с благородни газове, особено никой направи.
Ледена II намира на фазовата диаграма между леда и IX ледената III. Те се различават по подреждането на протоните, кислород и съща конструкция има същото: спирала от една молекула вода като резба на оста на други водни молекули. Когато вероятността от протон да вземе това или онова място са, ледът ще бъде нарушен.
Фаза диаграма на кристален лед
Въпреки това, всички експерименти с екзотични сладоледи са обикновено свързани с тяхното охлажда до температура на сух лед, течен азот, и дори хелий и сгъстен до налягане в хиляди атмосфери. Общо представяне на резултатите може да се получи, като погледнете в чертежа, който показва схема на кристалната леда.
Много лед под високо налягане може да бъде запазен и при нормално налягане. За тази цел те се охлаждат в течен азот и след това се освобождава налягането. Именно на такава закалена лед и бяха извършени фундаментални изследвания. Те показаха, че тяхната структура е много гъвкава.
Структура на първия леда под високо налягане, лед II, определено в началото на научните изследвания в тази област, когато първите мощни устройства за рентгенови лъчи през 1964 година. Както се оказа, ледът се състои от кухи колони, образувани гофрирани шест-членни пръстени. Всяка колона е заобиколен от шест еднакви колони се измества спрямо друга от трети период. Структурата на леда може да се получи, ако част от стотици лед час скъсам и да ги превърнете в деликатни скелета, свързващи останалата част на клетката. Размерът на получените шестоъгълни канали се увеличава значително - само в лед II широките канали, диаметърът е 3. В тези канали може да бъде позициониран атоми на хелий, неон, и дори водород молекула.
Вземи хидрати благороден газ като хелий през леда II по два начина. Първо, свържете (в хелий) до налягането на водата в 0,28-0,5 GPa и да го охлади до 250-270K. Въпреки че в тази област стабилен лед схеми III и V, въз основа на полученото хидрат леда II. Какво е интересно, протоните в него вече са в ред. (Обикновено, те са разположени само в силно охлаждане на получения лед вече.)
Второ, хелий може да бъде разтворен в ледена час при ниска температура и налягане от 0,3 GPa. Появата на хелий води до разширяване на кристалната решетка, а след това се загрява до 180 ° К помага претърпят структурна трансформация.
Относителната лекота на приготвяне на твърди разтвори в лед II, както и високата си потенциал като водород газ сводове (молекула газ вода в продължение на шест молекули) привлича вниманието на изследователите и практикуващите: сега активно обсъжда възможността за прилагането му в водород енергия.
По отношение на стабилността на лед в горе-отрицателни температури, за съжаление, процесът на лед топене, т.е. процес лед фазов преход от твърдо състояние в течността предизвиква намаляване на силата, дебелина и хоризонтална степен, до пълното изчезване на леда, не е възможно да се намали някои физикохимични параметри: вода за обезсоляване и др използване дестилат.
За съжаление, процесът на лед топене, т.е. процес лед фазов преход от твърдо състояние в течността предизвиква намаляване на силата, дебелина и хоризонтална степен, до пълното изчезване на леда, не е възможно да се намали някои физикохимични параметри: вода за обезсоляване и др използване дестилат.
Стабилност на лед - е многофакторно явление. Това зависи от много фактори, които трябва да бъдат взети под внимание при изчисленията:
Твърдост на леда. Способността да се противопоставят на лед проникваща друг орган, без да получават трайни деформации. Тя се определя като съотношението на натоварване F действа към твърдостта на повърхността на оформени вдлъбнатини S. H = P / S е средната стойност на налягането в вдлъбнатини. В зависимост от температурата на замръзване и прилагане на натоварването време (кратко време съответства на динамичен твърдост, дълго - статичен твърдост) стойност на N може да варира повече от един ред.
Ice текстура. Feature лед структура поради пространственото подреждане на въздух, минерални и органични примеси.
С оглед на въздушни включвания лед подразделя на монолитна (лишени от видими включвания) и порест (присъствие на онечиствания, които могат да имат еднакви, пластове и влакнест вертикално разпределение).
С включения размер лед подразделя на: melkopuzyristy (включвания по-малка от 0.2 mm), srednepuzyristy (включване на 0.2 до 0.5 mm) krupnopuzyristy (включване на 0.5 до 1.0 mm), в голям кухина (включване повече от 1.0 mm).
Формата е овални включвания, тръбна, разклонена и се трансформира. От своя произход са разделени в първичната (автоложна), средно (хетероложен) и нарушена структура (cataclastic).
ICE Точка на топене. Температурата, при която топене на лед при постоянна външен натиск. Топене морски лед не се появява при определена температура, както в чист лед и непрекъснато излиза от време, когато температурата под 0 ° С до точката на замръзване на морска вода даден соленост.
Фиг. Ляв - Напредък в температура в течение на времето, с доставка на лед към него и се нагрява
С 1 - 2 - нагряване на лед; С 2 - 3 - топене на леда: 3 - 4- загряване на вода; т.т. Температурна лед топене.
Топене лед при атмосферно налягане се извършва при температура от 0.01 ° С (като 0 ° С в практически изчисления). Количеството топлина, което трябва да бъде съобщено 1 кг лед, докато в точката на топене, за да се превърне във вода, посочена специфичната топлина на топене LPL. Специфична топлина на топене сладководни лед при нормални условия е специфичната топлина на кристализация вода 33,3 х 10 4 J / кг.
ICE топлинна дифузия (топлинна дифузия). Параметърът характеризира степента на промяна в температурата на замръзване в нестабилни термични процеси. Коефициентът на топлинно лед
където Cp - специфична топлина на лед при постоянно налягане, ρ - плътност на лед, λ- коефициент на топлопроводимост, числено равно на повишаване на температурата на лед за единица обем в резултат на топлинния поток, Cp съответния коефициент на топлопроводимост.
Деформацията на тензора ICE. Наборът от деформации безкрайно паралелепипед лед изолира около тази точка. Това е симетричен тензор от ранг 2
Деформираната състояние на елемента се счита леда познат ако не знае компонентите на тензор лед деформацията.
Теоретична сила на ICE. Свойството на лед, който се характеризира с изчислената стойност на напрежението, на което може да настъпи едновременно разкъсване на връзки interatomic на повърхността на прекъсване. Както и при други твърди тела, прогнозна стойност E 0.1 където Е - модул на Янг лед.
Обикновено действителните стойности на силата на няколко порядъка по-ниска от теоретичното. Причината за ниската якост на лед - неравномерно разпределение на вътрешните напрежения; interatomic облигации се претеглят по различен начин, но в атомната структура на тялото, има слабости.
местно пренапрежение възникне, когато прибавянето на други вътрешни и външни натоварвания, които могат да достигнат теоретичните стойности якост, което води до прекъсване на interatomic връзки. Най-слабите места на структурата под влиянието на големите местни напрежения счупят на interatomic облигации се случва много лесно така кризис приемственост прекъсвания на тялото. Растеж и слети прекъсвания образува макроскопска развитие крак което води до унищожаване на тялото. Теоретичната силата се нарича също идеална сила, плътност кохезионни сили (т. Е. Molecular взаимодействие принуждава части от същия орган), или просто сближаване, която може да се характеризира чрез загряване (работно) изпаряване.
Топлина на лед. Един от основните термодинамични свойства на леда, тя отразява степента на отопление в резултат на въздействие на топлината, получена от лед. В практически изчисления обикновено се използва специфичен топлинен капацитет на лед, което означава от това количество топлина, което трябва да бъде съобщено, единица маса на лед за увеличаване на температурата от 1 K специфичната топлина сладководни лед намалява с намаляване на температурата (2.12 килоджаул / (кг * K) за 0 ° с) клони към нула при О с
ICE топлопроводимост (топлопроводимост). Стойност характеризиращи процеса на пренос на топлина в nonuniformly нагрява лед, което води до изравняване на температурата. Топлопроводимостта е коефициент на пропорционалност между Q на топлинния поток и Т температурен градиент по известен уравнение
Топлопроводимостта на лед е числено равна на плътността на топлинния поток при температура разлика от 1 K за единица разстояние. С намаляване на температурата, топлопроводимост увеличава. Съгласно теоретични изчисления и множество експериментални данни, при температура
0 ° С е термичната проводимост на лед сладководни
Термично унищожаване. Унищожаване на лед благодарение на топене с повишаване на температурата. Термично разграждане намалява силата на леда, променя своята структура и текстура, намалява хоризонтален размер и др.
Външни прояви на термична деструкция на ледената покривка се къса и смачкване лед, записани от следните условия за външния им вид: датата на началото на пролетната ваканция (в деня, когато е имало отцепилата се от бързо леда, ден от първите признаци на топене и намаляване на нейната сила); датата на първото пролетта измества припой (ден, когато видимата област на припой (с изключение на подметките му), разчленени голям брой пукнатини, е преживял хоризонтално положение при запазване на относителното положение на ледени блокове датата окончателното унищожаване припой (ден настъпили гниене бързо ледени блокове лед които се измества спрямо друга, като по този начин намаляване на сближаване на лед).
Пукнатини в ледената покривка. Прекъсвания лед представлява зоната, в която завършва взаимодействие между йони и атоми на кристалната решетка на различните страни. Създадена в резултат на разкъсване или счупване вследствие на превишаване на якостта на опън на лед, пресоване, огъване и срязване. Пукнатини в ледената покривка се класифицират чрез генетични и морфологични характеристики.
Морфологично пукнатини са разделени на следните видове.
В форма от гледна точка на удар - право (права, заострени, навреме), извити (дъгообразна, ен ешелон, кръгли), разпределени (зиг-заг, синусоидална, циклоида).
Според формата на отрязаните краища на пукнатините, гладка, груба, назъбени.
За рамките на блок дължина (до 5 км), interblock (до 100 км), магистрални (няколко стотин километри).
Големината на тесен отвор (ширина до 5 т), средната (ширина от 5 до 15 т), широчина (ширина до 50 м).
Според дълбочината на проникване - зейналата неразпечатани.
Топлофизичните (топлинни) свойства на лед. Информацията лед определяне на условията за пренос на топлина и образуването на температурата на замръзване е показано в Таблица 1.
Таблица 1
Топлофизичните свойства сладководни лед
Специфична топлина на сублимация (сублимиране) на лед равна на сумата на специфичната топлина на топене лед и специфична топлина на изпаряване на водата; при 0 ° С, е Lvoz = 33.3 х 10 4 + 250 10 4 = 283,3 х 10 4 J / кг.
Ледена коефициент на топлопроводимост λ вземат средно равен 2,24Vt / (m · ° С). С повишаване на температурата, λ намалява леко и линейно.
Специфичната топлина на лед се изчислява по формула BP Weinberg:
с = 2,12 (1 + 0,0037t).
Имайки предвид, че при Т = 0 ° С в ледена ρ = плътност 917 кг / м 3 и специфична топлина на неговия С = 2,12 кДж / (кг · ° С), ние получаваме коефициентът на термично лед при нормални условия а = λ / (cρ ) = 2,24 / (2,12 · 917) = 4,1 · 10 -3 m 2 / час. С намаляване на температурата, значително повишена честота, тъй като това не само увеличава λ, но също намалява с:
а = 4,1 (1 - 0,0063t) 10 -3
Специфичната топлина на стапяне (кристализация) на морски лед до голяма степен зависи от неговата соленост.
МОДУЛ Е ICE на натиск, опън и огъване зависи от температурата и лед структура и варира в много широки граници: от 0.12 х 10 10 до 1 х 10 10 Ра. Когато сгъстен отне средно равен на 0.9 х 10 10 Ра. Якост модул намалява линейно с увеличаване на температурата.
ICE срязване модул G, както и модул на еластичност Е, зависи от структурата на температура и лед, но не се променя по такъв голям диапазон. Като цяло, може да се предположи, равна на 3 х 10 9 Pa.
Стойностите на якостта на лед, така наречените временно устойчивост на лед в различни условия на стрес състояние и при температура близка до 0 ° С, са дадени в таблицата. С намаляване на температурата, лед сила се увеличава и с увеличаване на соленост на използваната вода - се намалява.
Таблица 2
Стойностите на якостта на лед, PA
По този начин, тъй като препоръките за физични и химични параметри могат да дават само съвети да използват, за да запълни пързалка деминерализирана или дестилирана вода, или да се използват по-ефективно охлаждане система, която, например, се използват тук в Москва, за да създадете лято пързалка на Червения площад.
Що се отнася до технологията на създаване на лед масив, има няколко основни етапа на създаването му:
1. Определяне на критериите за предоставяне на приемане на лед с определен набор от физически и механични свойства за даден спорт.
2. Развитие на физически модел на ледената покривка за определен спорт.
3. Разработване на методи, за да повлияят на точността обновява горния слой на повърхността лед.
4. Разработване на методи за структуриране на лед масив с определен физически и механични svoystvami.Eto предимно:
определяне изисквания за състава на вода, неговата степен на пречистване, липса на примеси, които допринасят за понижаване на точката на замръзване;
Обосновка и методи за прилагане на оптимална дебелината на всеки слой от лед дозира;
установяване на последователност на температурни промени на всеки депозиран слой;
определяне на химическия състав на всеки слой;
отчитане на параметрите на въздуха на околната среда.
Всички тези фактори правят схемата пълнене технологично лед масив за определен спорт: изключително трудно за скейтъри, мека, еластична и rezheliruyuschego за скейтъри, трайни и счупване на играчите и т.н. На схемата включва операции и техническо развитие на основните изравняване пукнатини и счупвания, защото микропукнатини неминуемо ще възникнат поради разликата на обемни коефициенти за разширение.
Свързани статии