Что добавляют в раствор при минусовой температуре: Работа с цементным раствором при минусовой температуре, какие есть нюансы?

Особенности работ с цементом в зимний период

• 27 декабря 2021

Сезонность строительных работ постепенно утрачивает свою актуальность. С применением современных технологий практически круглый год кипит работа. Хотя лучший период для любых работ — теплая пора, с весны до поздней осени.

Основной вяжущий компонент — цемент, используется в бетонных растворах с песком и щебнем. В теплую пору года работать с ним гораздо легче и проще.

Для работы в зимние время года необходимо подготовиться, заранее предусмотреть меры для нормального протекания процесса застывания бетонной массы.

Важно — при минусовой температуре, цементный раствор застывает дольше. Кладка кирпича при заморозке должна производиться только с применением специальных компонентов, которые не позволяют раствору замерзнуть.

Многие интересуются — что добавлять в цемент при морозе?

Совет — есть методы, которыми пользуются опытные строители, здесь рассмотрим основные. Они помогут сохранить раствор и получить качественный конечный продукт на выходе.

Здесь можно прочитать еще одну статью в тему: Можно ли делать фундамент поздней осенью?

Почему цемент не застывает

Вода, которая входит в состав раствора, при отрицательных температурах, кристаллизуется и замерзает. Кристаллы льда при этом, разрушают структуру цементной массы, она трескается. разрывается. На языке специалистов — происходит остановка гидратации цемента. Как следствие — низкая прочность бетона, высокая пористость, потеря качества и целостности.

Если в течении суток ожидаемая температура воздуха ниже – 5 градусов, застывание раствора будет полностью прекращено.

Время и средства при этом будут утеряны.

Требования к строительным работам зимой

Укажем наиболее важные моменты зимнего строительства:

• кирпичи или блоки для кладки, должны быть предварительно очищены от инея, льда или снега;
• цемент должен храниться в сухом помещении;
• песок и щебень должны содержать минимальное количество влаги;
• кладку желательно производить нескольким рабочим, чтобы процесс был завершен как можно быстрее;
• если необходим перерыв, готовую кладку желательно укрыть пленкой или рубероидом;
• раствор замешивать в теплом помещении;
• для зимних работ применяют только цемент марки М 500, не ниже;
• зимняя кладка производится тонкими швами, так будут меньшие потери тепла;
• для рабочих необходимо оборудовать теплушку, где они могут обогреться;
• заливка бетона при минус 5 должна производиться с обязательным добавлением в раствор антиморозных присадок.

Интересная статья в тему здесь: Строительство дома зимой – особенности стройки в холодное время

Защита от морозов

Работы по защите бетонного монолита состоят из нескольких методов:

• добавление в раствор антиморозных добавок на этапе производства;
• работа с цементом определенных марок, гидратация у которых происходит с выделением тепла;
• как вариант — введение в замес хлористого кальция, он ускоряет процесс застывания в два раза;
• возможный нагрев опалубки до плюсовой температуры, чтобы цементная смесь не успела замерзнуть;
• обработка поверхности залитой массы специальными жидкими герметиками. Обработанная поверхность, к примеру фундамента, покрывается жидкой пленкой, которая предохраняет испарение тепла. Раствор в процессе гидратации. сам себя обогревает;
• использование теплой воды для на этапе замешивания раствора позволит продлить время застывания монолита.

Важно — специалисты не советуют использовать горячую воду, свыше 60 градусов. Такая температура может привести к очень быстрому неравномерному застыванию всей массы. Такой продукт будет непригодным к дальнейшей эксплуатации.

Чтобы защитить фундамент от промерзания и продлить его время застывания, используют простой метод — на поверхность засыпают древесные опилки, солому и укрывают пленкой либо брезентом. Боковые поверхности обрабатывают гидроизоляционными материалами, можно прикрыть шифером, картоном.

Познавательная статья на данную тему, ознакомиться можно здесь: Заливка бетона при минусовой температуре – особенности и технология

Что добавляют в раствор в зимнее время?

Наиболее распространенным ингредиентом являются противоморозные добавки. Промышленность выпускает их в жидком и сухом состоянии, для разных температур. Также есть варианты для бетона,

для кладочных работ, штукатурки, для кирпича, для блоков…

Интересно — посредством таких компонентов, цементный раствор успевает застыть, прежде чем он замерзнет. При соединении добавок и цемента, выделяется тепло, раствор греет сам себя.

Как известно, процесс гидратации длительный, главное — не дать замерзнуть монолиту именно на стадии первичного застывания.

Многие задают вопрос — для чего добавляют соль в цементный раствор?

Соль в раствор добавляли издавна, но постепенно внедрение новых материалов, химических добавок вытеснили поваренную соль. Тем более, после нее часто вступают белые высолы на кирпиче. Надо ждать пару тройку лет, чтобы их смыл дождь и снег.

Защита плитами и щитами

Ответственные конструкции в зимнее время часто приходиться утеплять. Для этого используются тенты, пленка, тепляки. Под таким укрытием необходимо поддерживать плюсовую температуру или защитить конструкцию от воздействия внешней агрессивной среды. Элементы конструкций укрывают таким образом, чтобы не было контакта с землей, иначе материал примерзнет.

Защита щитами или плитами также имеет свое применение. Это особенно касается боковых поверхностей, на которые воздействуют боковой ветер. Сильные порывы могут повредить целостность конструкции.

Совет — защитную плиту можно изготовить из подручных материалов. например, из поддона. Пробелы можно закрыть деревом либо пленкой, рубероидом.

Здесь интересная статья в тему: Утепление фундамента дома снаружи: как и чем утеплить

Противоморозные добавки

Для защиты бетонных смесей от замерзания в процессе набора прочности, используются противоморозные присадки.

В их состав входит:

• хлористый натрий;
• хлористый кальций;
• натрия формиат;
• нитрит натрия;
• поташ.

Данные компоненты защищают раствор для разных минусовых температур. К примеру — поташ, позволяет работать с раствором при – 30 градусах.

Соли химических реагентов не дают замерзнуть воде, которая входит в состав цементной смеси. Бетонная масса успевает правильно и равномерно застыть, набрать нужную прочность.

Важно — в процессе изготовления раствора необходимо четко соблюдать пропорции компонентов:

• температура смеси не ниже 5 градусов;
• не допускать замораживания приготовленной массы;
• использовать в короткий срок, сразу после замешивания;
• раствор производить желательно в обогреваемом помещении.

Главным недостатком противоморозных присадок является ограниченный температурный режим. Но этот фактор не является критичным, поэтому, по совету специалистов, работы с бетоном в зимний период вполне допустимы.

Многих интересует вопрос — какую температуру выдерживает цементный раствор. Как мы видим, все зависит от вида противоморозной добавки. При покупке, следует внимательно читать инструкцию.

Портландцемент

Работы в зимнее время предусматривают применение специальных продуктов. Таким, является цемент особой марки — портландцемент. В его состав производитель ввел модификаторы, которые ускоряют процесс затвердевания. Также, раствор на его основе имеет повышенную прочность и надежность. Также в его составе присутствую антифризные присадки, которые позволяют его использовать при минусовых температурах.

Портландцемент показан к применению при отрицательных температурах окружающей среды.

Познавательная интересная статья здесь: С чего начать строить дом на пустом участке

Как при минусовой температуре заливать бетон: способы и советы специалистов

• 23 Февраля, 2020
• Строительство
• Маргаритка Ангел

Бетон — один из самых востребованных материалов в строительстве. Наиболее подходящими условиями для его затвердевания считается температура окружающей среды + 20 ˚С. Но иногда приходится заливать бетон при минусовой температуре. В этом случае лучше воспользоваться услугами специалистов.

Препятствием для качественного выполнения работы может стать вода. Она нужна в бетоне не только для текучести. Вода выполняет важную функцию в процессе затвердевания. При пониженных температурах окружающей среды она из жидкого состояния переходит в твердое (превращается в лед). Это останавливает процесс твердения и способствует разрушению связей, сформировавшихся до замерзания.

Бетон может застыть даже при температуре — 4 ˚С. Однако если она опустилась ниже + 5 ˚С, то процесс твердения замедляется, а набор прочности приостанавливается и возобновляется лишь тогда, когда на улице становится теплее. Чем дольше будет застой в процессе застывания, тем меньшую прочность наберет материал. Это означает, что при пониженной температуре нужно обеспечить такие условия, при которых бетон не будет замерзать и продолжит набирать прочность.

Технология заливки

Если вы собрались при минусовой температуре заливать бетон, то должны знать, что сделать это можно одним из нескольких способов. Первый заключается в том, что в материал добавляются противоморозные средства. Второй способ — это электроподогрев бетона. Кроме того, в отдельных случаях делают утепление заливки.

Использование добавок

Если вам интересно знать, как при минусовой температуре заливать бетон, то вы должны ознакомиться с технологией использования добавок. Противоморозные вещества стоят не очень дорого и повсеместно доступны. Если вы приобретаете готовый бетон, то все добавки в нем уже должны быть. При этом учитываются значения температуры в конкретной местности.

Добавки содержат химические примеси — соли монокарбоновых кислот, формиат натрия и нитрит. Они ускоряют процесс отвердевания, не дают воде замерзнуть, а также увеличивают конечную прочность материала. Главным минусом использования разных добавок является то, что такие вещества справляются со своей работой лишь при — 5 ˚С. Если вас интересует, при какой отрицательной температуре можно заливать бетон, то вы должны знать, что при больших морозах некоторые добавки хоть и будут работать, но твердение начнется не так скоро, как требуется по технологии. В конечном итоге недобор прочности может составить 30 %. Некоторые добавки отличаются агрессивностью к металлической арматуре. Они разрушают ее, из-за чего конструкция теряет прочность.

Преимущества использования добавок

Многие хотят знать, как при минусовой температуре заливать бетон. Чтобы не ошибиться, сначала нужно ознакомиться со всеми преимуществами и недостатками того или иного метода. Наиболее распространенной технологией является добавление присадок. У них есть одно весомое преимущество — такой подход позволяет выполнять бетонирование в любое время года.

Используя присадки, можно осуществлять транспортировку бетонного раствора при пониженных температурах. Чтобы обеспечить качественное схватывание материала, не требуется использовать дополнительные системы подогрева. Бетонный монолит при внесении противоморозных добавок получает дополнительную прочность, расход раствора снижается (если проводить сравнение с материалом, приготовленным по обычной рецептуре).

Основные недостатки противоморозных добавок

Чтобы при минусовой температуре заливать бетон без снижения качества материала, необходимо ознакомиться и с недостатками противоморозных добавок. Во-первых, они могут повлечь появление солевых кристаллов на поверхности, которые почти не поддаются удалению. Во-вторых, порой они снижают прочность бетонного камня. Это происходит в том случае, если пропорции рассчитаны неверно, а технология приготовления или схватывания нарушена. В-третьих, отдельные компоненты могут быть непригодными для использования в жилых помещениях, так как являются токсичными.

Технология подогрева

Многие начинающие мастера не знают, при какой температуре нужно греть бетон. Тут важно учитывать одно правило: если столбик термометра опускается ниже + 5 ˚С, то процесс твердения замедляется. Чтобы этого избежать, подогрев нужно начинать, когда температура окружающей среды опустилась ниже этой отметки. Действовать при этом можно следующим образом:

• пропустить ток через бетон с помощью электрода;
• пропустить ток через провод, заранее уложенный внутрь материала.

Первый способ обходится дешевле, так как в роли электродов могут выступать металлические прутья. Если следовать правилам, для этих целей потребуется специальное оборудование. Однако некоторые умельцы подключают к арматурным электродам сварочный аппарат, пропуская ток через раствор и нагревая его. Армированный бетон прогревается при напряжении до 127 В. Без металлической арматуры следует использовать напряжение до 380 В.

Второй способ предусматривает дополнительные затраты на нагревательный кабель. Его укладывают арматурным каркасом. К нему подключается ток через подстанции. Этот способ обходится дороже, но является более эффективным по сравнению с подогревом с помощью электродов.

Главным минусом вышеописанного метода можно назвать финансовые расходы. Кроме того, при подогреве нужно неустанно следить за температурой. Если она поднимется излишне, это станет причиной пересыхания материала и может нарушить прочность конструкции. Если морозы внушительные, следует дополнительно утеплять опалубку. Теперь вам известно, при какой температуре нужно греть бетон.

Утепление во время твердения

Допускается использовать обычные способы утепления. Это актуально, если температура окружающей среды имеет показатель не ниже — 5 градусов Цельсия. Утепляется чаще всего опалубка (если она есть), а также видимые части бетона. С этой целью можно использовать всевозможные материалы, например опилки или пенополистирол.

Одним из наиболее популярных способов выступает создание шатра вокруг объекта. Внутрь такого сооружения можно установить обогревательные пушки. Этот метод имеет недостаток, заключающийся в том, что бетон при подаче должен иметь заданную температуру. Кроме того, обычное утепление без дополнительного подогрева окажется малоэффективным, если на улице сильные морозы.

Разновидности противоморозных добавок

Чтобы залить бетон при минусовой температуре, какую добавку выбрать? На рынке представлены такие разновидности данных средств:

1. Антифризы.
2. Сульфаты.
3. Противоморозные добавки.

Антифризы — это вещества, которые снижают температуру кристаллизации жидкости и ускоряют время схватывания материала. Сульфаты — это добавки, которые максимально ускоряют застывание и выделяют тепло, благодаря чему компоненты раствора быстрее смешиваются и становятся однородной массой. Это понижает температуру замерзания. В продаже можно встретить противоморозные добавки, которые называются ускорителями. Данные компоненты способны повысить скорость растворения силикатных составляющих, которые вступают в реакцию с продуктами гидратации раствора. Это обеспечивает образование основных и двойных солей, снижающих температуру замерзания смеси.

Противоморозная добавка CemFrio

Среди недорогих предложений на рынке следует выделить средство CemFrio. Оно предназначено для увеличения прочности материала, заливаемого при минусовых температурах. Эта комплексная добавка используется не только для бетона, но и для других растворных смесей. Она ускоряет затвердевание и обеспечивает пластифицирующее воздействие. Бетонирование с ее использованием допускается осуществлять при температурах до — 20 ˚С.

Возводиться с ее помощью могут сборно-монолитные или монолитные бетонные, а также железобетонные конструкции. Добавка обеспечивает предотвращение вероятности их разрушения при воздействии отрицательных температур. Дозировать это вещество следует с запасом в большую сторону, ориентируясь на примерные показатели градусника в течение суток (не только днем, но и ночью) на всем этапе затвердевания раствора. Набор прочности бетона при минусовой температуре в данном случае будет обеспечиваться в диапазоне отметок от + 10 до — 20 ˚С. При этом потребность добавления воды в растворные смеси снижается на 5 %, прочностные характеристики увеличиваются на 10 %.

Как самостоятельно подогреть бетон

Теперь вам известно, что заливать бетон в мороз можно разными способами. Если вы не хотите применять соответствующие добавки, используйте метод подогрева раствора. Для этой цели чаще всего работают с электродами. Это связано с простотой и дешевизной метода, ведь нет необходимости задействовать нагревательные провода и трансформаторы. Такой способ основан на физических свойствах электрического тока, который проходит через проводник и выделяет определенное количество тепла.

Проводимым материалом выступает бетон. Когда ток проходит через водосодержащий раствор, он его нагревает. Если бетонная конструкция содержит в себе арматурный каркас, не рекомендуется подавать на электроды напряжение больше 127 В. Если такая конструкция отсутствует, можно использовать и 220 В, и 380 В. Большее напряжение подавать не рекомендуется.

Если мы заливаем бетон в мороз, можно использовать разные материалы для подогрева, например стержневые электроды. Для их создания следует брать металлическую арматуру диаметром от 8 до 12 мм. Такие стержни вставляются в бетон на некотором расстоянии друг от друга и подключаются к разным фазам.

Если конструкция сложная, электроды для подогрева будут незаменимы. Для таких целей не подходит стеклопластиковая арматура, так как она является диэлектриком. Можно использовать электроды в виде пластин. В данном случае схема подогрева очень простая. Пластины нужно расположить на противоположных сторонах залитого раствора и подключить к разным фазам. Проходящий ток при этом будет нагревать бетон.

Иногда мастера используют узкие полосы. Принцип их действия такой же, как и пластин. Электроды могут быть еще и струнными. Они применяются при заливке колонн, столбов и балок. Принцип действия аналогичен. Струны при этом следует подключить к разным фазам. Прогрев электродами необходимо осуществлять переменным током, так как постоянный, проходящий через воду, способствует электролизу. При этом вода будет химически разлагаться, не выполняя свою роль в процессе твердения. Теперь вам известно, заливают ли бетон в минусовую температуру.

Подогрев опалубки

Этот способ предполагает изготовление опалубки с нагревательными элементами, которые будут отдавать бетону тепло. Метод используется довольно редко из-за сложности конструкции. Кроме того, опалубка будет соприкасаться не со всей массой раствора, что повлечет нагрев лишь ее части.

Инфракрасный и индукционный способы

Если вы задумались о том, как залить бетон в минусовую температуру, можете также использовать индукционный способ. В основном он применяется в ригелях, балках и прогонах. Этот способ не очень распространен из-за сложности устройства. Заключается он в том, что изолированный провод создает индукцию и нагревает арматуру, вокруг которой осуществляется обмотка элемента.

Прогрев с помощью инфракрасных лучей основан на способности последних нагревать поверхность прозрачных объектов с передачей тепла по объему. При использовании этого метода следует выполнять окутывание бетона прозрачной пленкой, которая будет пропускать лучи сквозь себя, не позволяя теплу быстро улетучиваться. Достоинство такого подогрева заключается в том, что можно не задействовать трансформаторы. Есть у метода и недостаток. Он выражен в неспособности инфракрасного излучения осуществлять равномерный обогрев больших конструкций.

Если вы планируете залить бетон в минусовую температуру, то должны знать, что описанный выше способ подходит лишь для тонких конструкций. Независимо от того, какой вид электропрогрева используется, нужно следить за температурой. Если она поднимется до отметки выше + 50 ˚С, это создаст опасные условия. Скорость нагрева (как и остывания) не должна превышать 10 ˚С в час.

Какие еще вещества можно использовать для подогрева бетонного раствора

Мы рассмотрели, до скольки градусов мороза можно заливать бетон. Следует сказать, что чаще всего используются противоморозные добавки. Среди прочих допускается применять карбонат кальция, который по-другому называется поташ. Этот кристаллический противоморозный компонент ускоряет застывание бетона и рекомендован к использованию исключительно вместе с тетраборатом натрия (сульфидно-дрожжевой бражкой). Многим она больше известна под названием «бура».

Карбонат кальция, добавленный в чистом виде, может привести к снижению прочности конструкции. Количество тетрабората натрия и бражки должно составлять не более 30 %. Выбирая добавки в бетон при минусовых температурах, вы должны учитывать, что поташ является опасным веществом. Его можно использовать только с соблюдением мер безопасности. В качестве самостоятельной добавки можно применить тетраборат натрия. Эта присадка является смесью солей натрия, аммония и кальция. Примесь из тетрабората натрия сохраняет структуру конструкции. Бура исключает возникновение трещин и снижает водопроницаемость бетона. Его прочность при этом увеличивается на 30 %.

Заключение

Перед тем как решить, что добавить в бетон в мороз, необходимо учесть особенности эксплуатации будущей конструкции. Если заливаете раствор в жилых помещениях, то добавки не должны быть токсичными. Для внутренних работ лучше применять электрический обогрев.

В любом случае прогрев должен осуществляться равномерно, иначе твердение будет происходить неправильно. В результате конструкция не наберет проектную прочность. Для неопытного строителя лучше всего подойдут специальные добавки. Они позволяют не только выполнять бетонирование при минусовых температурах, но и немного сократить расход раствора.

Похожие статьи

Как правильно сделать дымоход: устройство и пошаговая инструкция монтажа

Строительство

Как утеплить стену кирпичного дома снаружи: обзор теплоизоляционных материалов, технологии

Строительство

Как подвести фундамент под фундамент: пошаговая инструкция

Строительство

Как построить гараж своими руками: пошаговая инструкция

Строительство

Клей для керамической плитки: какой лучше, виды, состав, свойства, выбор

Строительство

Какая марка бетона нужна для фундамента: состав, свойства, ГОСТ, советы по выбору

Депрессия точки замерзания — Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Понижение температуры замерзания — это коллигативное свойство, наблюдаемое в растворах, возникающее в результате введения молекул растворенного вещества в растворитель. Все температуры замерзания растворов ниже, чем у чистого растворителя, и прямо пропорциональны моляльность растворенного вещества.

\[\begin{align*}\Delta{T_f} &= T_f(растворитель) — T_f (раствор) \\[4pt] &= K_f \times m \end{align*}\]

где \(\Delta{T_f}\) — понижение температуры замерзания, \(T_f\) (раствор) — температура замерзания раствора, \(T_f\) (растворитель) — температура замерзания растворителя, \ (K_f\) — постоянная понижения температуры замерзания, а м — моляльность.

Введение

Неэлектролиты – это вещества, не содержащие ионов, только молекулы. Сильные электролиты, с другой стороны, состоят в основном из ионных соединений, и практически все растворимые ионные соединения образуют электролиты. Поэтому, если мы сможем установить, что вещество, с которым мы работаем, однородно и не является ионным, можно с уверенностью предположить, что мы работаем с неэлектролитом, и мы можем попытаться решить эту проблему, используя наши формулы. Это, скорее всего, будет иметь место для всех проблем, с которыми вы столкнетесь, связанных с понижением точки замерзания и повышением температуры кипения в этом курсе, но рекомендуется следить за ионами. Стоит отметить, что эти уравнения работают как для летучих, так и для нелетучих растворов. Это означает, что для определения понижения точки замерзания или повышения точки кипения давление паров не влияет на изменение температуры. Кроме того, помните, что чистый растворитель — это раствор, в который ничего не добавлялось и не растворялось. Мы будем сравнивать свойства этого чистого растворителя с его новыми свойствами при добавлении к раствору.

Добавление растворенных веществ к идеальному раствору приводит к положительному \(ΔS\), увеличению энтропии. Из-за этого химические и физические свойства вновь измененного раствора также изменятся. Свойства, которые изменяются из-за добавления растворенных веществ в растворитель, известны как коллигативные свойства. Эти свойства зависят от количества добавленных растворенных веществ, а не от их идентичности. Двумя примерами коллигативных свойств являются температура кипения и температура замерзания: из-за добавления растворенных веществ температура кипения имеет тенденцию к увеличению, а точка замерзания имеет тенденцию к снижению.

Точка замерзания и точка кипения чистого растворителя могут быть изменены при добавлении к раствору. Когда это происходит, температура замерзания чистого растворителя может стать ниже, а точка кипения может стать выше. Степень этих изменений можно найти по формулам:

\[\Delta{T}_f = -K_f \times m\]

\[\Delta{T}_b = K_b \times m\]

, где \(m\) — моляльность растворенного вещества , а значения \(K\) — константы пропорциональности; (\(K_f\) и \(K_b\) для замораживания и кипячения соответственно).

Моляльность

Моляльность определяется как количество молей растворенного вещества на килограмм растворителя . Будьте осторожны, чтобы не использовать массу всего раствора. Часто задача даст вам изменение температуры и константу пропорциональности, и вы должны сначала найти моляльность, чтобы получить окончательный ответ.

Если нахождение константы пропорциональности не является конечной целью задачи, эти значения, скорее всего, будут заданы. Некоторые общие значения для \(K_f\) и \(K_b\) соответственно приведены в таблице \(\PageIndex{1}\):

Растворенное вещество, чтобы оказывать какое-либо изменение коллигативных свойств, должно удовлетворять двум условиям.

Точка кипения достигается, когда химический потенциал чистого растворителя, жидкости, достигает химического потенциала чистого пара. Из-за уменьшения химического потенциала смешанных растворителей и растворенных веществ мы наблюдаем это пересечение при более высоких температурах. Другими словами, температура кипения нечистого растворителя будет выше, чем у чистого жидкого растворителя. Таким образом, повышение точки кипения происходит при повышении температуры, которое количественно определяется с помощью

\[\Delta{T_b} = K_b m\]

, где \(K_b\) известно как эбуллиоскопическая постоянная и \(m\) это моляльность растворенного вещества.

Точка замерзания достигается, когда химический потенциал чистого жидкого растворителя достигает потенциала чистого твердого растворителя. Опять же, поскольку мы имеем дело со смесями с пониженным химическим потенциалом, мы ожидаем, что температура замерзания изменится. В отличие от точки кипения, химический потенциал нечистого растворителя требует более низкой температуры, чтобы достичь химического потенциала чистого твердого растворителя. Следовательно, 9{\circ}C / m} \\[4pt] &= 0,123 м \end{align*}\]

\[ \begin{align*} \text{Количество растворенного вещества} &= 0,07500 \; кг \; бензол \times \dfrac{0,123 \; м}{1 \; кг \; бензол} \\[4pt] &= 0,00923 \; м\; растворенное вещество \end{align*}\]

Теперь мы можем найти молекулярную массу неизвестного соединения:

\[ \begin{align*} \text{Молекулярная масса} =& \dfrac{2. 00 \; г \; неизвестно {0,00923 \; моль} \\[4pt] &= 216,80 \; г/моль \end{align*}\]

Понижение точки замерзания особенно важно для водных организмов. Поскольку соленая вода замерзает при более низких температурах, организмы могут выжить в этих водоемах. 9оС/м\)

Области применения

Посолка дорог использует этот эффект для снижения точки замерзания льда, на который она наносится. Снижение точки замерзания позволяет уличному льду таять при более низких температурах. Максимальное понижение температуры замерзания составляет около -18 ° C (0 ° F), поэтому, если температура окружающей среды ниже, \(\ce{NaCl}\) будет неэффективным. В этих условиях можно использовать \(\ce{CaCl_2}\), поскольку он растворяется с образованием трех ионов вместо двух для \(\ce{NaCl}\).

Ссылки

1. Аткинс, Питер и де Паула, Хулио. Физическая химия для наук о жизни. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Компания WH Freeman, 2006 г. (124–136).

Freezing Point Depression распространяется в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0, авторами, ремиксами и/или кураторами являются Lorigail Echipare & Zachary Harju.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   1. автор@Lorigail Echipare
   2. автор@Закари Харью
   3. совместное имущество
   4. понижение точки замерзания

Наука о мороженом — Депрессия точки замерзания

Почему кубик льда твердый, как камень, а шарик итальянского мороженого почти жидкий? Даже «простое» эскимо не такое твердое, как кубик льда из чистой воды. Вместо этого вы можете легко откусить немного. Разве это не интересно?

Мы уже сделали довольно много мороженого, довольно сложное мороженое с заварным кремом, супер простое мороженое всего из двух ингредиентов или семифреддо в итальянском стиле. Во всех случаях мы считали само собой разумеющимся, что мороженое не получилось твердым. Частично это связано с введением воздуха. Мороженое было сделано воздушным за счет добавления взбитых сливок или благодаря постоянному перемешиванию мороженицы. Но просто подача воздуха не помогает. Замораживание чистых взбитых сливок все равно даст довольно твердую ледяную структуру.

Важность сахара (или алкоголя) и явления, называемого понижением точки замерзания!

Что такое снижение точки замерзания?

Депрессия точки замерзания говорит о том, что температура замерзания смеси двух компонентов ниже, чем у отдельных компонентов. Он включает растворитель (например, воду) и растворенное вещество, которое вы будете смешивать с растворителем.

Очень частый пример такого явления в быту – засолка дорог водой. Чистая вода замерзает при 0°С. Однако при смешивании с солью температура замерзания этой смеси воды и соли упадет значительно ниже нуля. Вот почему соль используется для защиты дорог ото льда. Даже при отрицательных температурах на дороге не будет гололедицы.

Так почему же точка замерзания растворителя изменяется при растворении в нем чего-то другого? Что ж, если у вас есть только чистая вода (или любой другой растворитель), эти молекулы воды могут организоваться красиво и плотно. Когда температура понижается и вода замерзает, они могут образовать между собой красивый кристалл (подробнее о фазовых переходах). Однако при смешивании с растворенным веществом (например, солью или сахаром) эта хорошо упорядоченная структура нарушается. Вместо этого они могут образовывать эти кристаллы только при более низкой температуре. Это то, что происходит из-за депрессии точки замерзания.

Понижение точки замерзания мороженого

В мороженом изменяется точка замерзания воды в мороженом. Вода является основным компонентом большинства мороженого, поскольку она составляет большую часть молока или сливок, которые вы можете использовать. Температура замерзания в основном снижается за счет добавления сахара. Сахар растворяется в воде и таким образом препятствует образованию кристаллов.

Вы также можете ожидать, что жир в мороженом повлияет на температуру замерзания. Однако это не так. Вода и масло не смешиваются, вместо этого маленькие пузырьки масла плавают в мороженом, но они никогда не мешают, как это делает сахар.

Алкоголь и мороженое

В различных рецептах спирт используется для приготовления мороженого. Помимо вкуса и алкоголя, он придает мороженому, он также используется для снижения температуры замерзания воды! Теоретически можно сделать мороженое без сахара и только алкоголь, однако не уверен, что оно будет таким же вкусным…

Расчет понижения температуры замерзания

Вы можете рассчитать изменение температуры замерзания воды во льду крем довольно легко. Депрессия точки замерзания является так называемым коллигативным свойством. Это означает, что падение температуры, а значит, насколько снижается точка замерзания, не зависит от типа добавляемого компонента, растворенного вещества. Вместо этого это зависит только от количества добавленных частиц, а также от исходных свойств растворителя, к которому они добавляются.

Другими словами, если бы мы добавили 10 000 молекул сахара, это оказало бы такое же влияние на точку замерзания, как 10 000 частиц соли. Только когда количество растворенного вещества становится очень большим, становится важным тип растворенного вещества.

Благодаря этому простому соотношению снижение точки замерзания можно рассчитать по простой формуле:

ΔT _F  = – K _F  · m · i

Где:

• ΔT 90 274 ​​F  = Изменение в температура замерзания в °C
• K _F  = криоскопическая постоянная, это значение зависит от используемого растворителя, для воды это 1853 °C·кг/моль
• m = моляльность растворенного вещества, другими словами, число частиц на кг растворителя, в моль/кг
• i = постоянная Ван-Т-Гоффа, если ваши частицы распадаются на 2 или 3 части после добавления в растворитель, вы должны принять это во внимание, это наиболее характерно для солей . Для сахаров и т. п., которые не распадаются, эта константа равна единице, для хлорида натрия (соли) — две.

Расчет изменения температуры замерзания мороженого

Ванильное мороженое

Давайте посмотрим на изменение температуры замерзания обычного ванильного мороженого. Это мороженое содержит примерно 600 г (грубое предположение: 300 + 0,65 * 300 + 4 * 25) воды и 75 г сахара.

• Если сахар растворяется в воде, он не расщепляется, поэтому i в приведенной выше формуле равно 1, и мы также знаем значение криоскопической постоянной воды (1853 °C·кг/моль).
• Затем нам нужно узнать, сколько у нас кристаллов сахара. Из литературы мы установили, что 1 моль молекул сахара весит 342,3 г. Следовательно, 75 г сахара составляют 75/342,3 = 0,22 моль. Поскольку у нас есть 600 г воды, моляльность сахара составляет: 0,22 / 0,60 = 0,37 моль/кг.

Теперь нужно заполнить формулу:

ΔT _F  = – K _F  · m · i = -1,853 · 0,37 · 1 = -0,68°C

Точка замерзания упал менее чем на 1 градус. На самом деле этого очень мало, поэтому это мороженое можно сделать намного мягче, добавив больше сахара.

Мягкое мороженое из двух ингредиентов

Давайте сделаем еще один пример, чтобы попрактиковаться в этих вычислениях, теперь рассмотрим очень простое мороженое из двух ингредиентов. Это мороженое содержит 245 г воды (0,7 * 230 + 0,55 * 150) и 70 г сахара (0,45 * 150), для простоты мы округли числа.

Вы можете использовать многие из тех же чисел, что и в предыдущем расчете, но вам нужно рассчитать моляльность сахара для этого нового рецепта мороженого. Тем же методом находим: 70/342,3 = 0,20 моль и 0,02/0,245 = 0,83 моль/кг,

Заполним формулу еще раз:

ΔT _F  = -K _F  · m · i = -1,853 · 0,83 · 1 = -1,55°C

Диаграммы состояния

Заметка о замороженных фруктах

Вы когда-нибудь замечали, что замороженные фрукты часто бывают нетвердыми? Помимо влияния текстуры плода, это также связано с понижением температуры замерзания.