Замерзает как вода: Замерзание воды, его свойства значение для человека.

Замерзание воды, его свойства значение для человека.

Вода – одно из самых необходимых веществ на нашей планете. Она имеет массу свойств, которые делают её, в какой-то степени уникальной. Одно из самых известных свойств, о котором знает даже маленький ребёнок, это замерзание воды. Известно, что 0 градусов Цельсия температура кристаллизации воды. Но не всё так просто. Некоторые тонкости этого процесса рассмотрим дальше.

Содержание

Как замерзает вода

Кристаллизация воды – сам по себе очень интересный и многогранный процесс. Давайте разберемся, как это происходит. Как известно вода состоит из молекул, которые немного связаны между собой и стремятся к воссоединению. Всё довольно просо, при высоких температурах начинается отдаление молекул, а при низких температурах сближение. Под влиянием низких температур их движение замедляется и они, соединяясь, образовывают кристаллическую структуру. Кристаллизация, или же замерзание это превращение воды в лёд, переход в твёрдое состояние.

Температура замерзания воды

Процесс замерзания происходит при охлаждении её до ноля градусов по шкале Цельсия. Это касается не всей воды. Молекулы присоединяются к примесям, которыми являются частички пыли, соли и т.д. Поэтому чистая либо же дистиллированная вода, без присутствия этих самых примесей под воздействием низких температур по столбику Цельсия, дольше, чем обычная может оставаться в жидком состоянии.

Так же интересно, что при том, как другие вещества при замерзании уменьшаются в объеме, вода наоборот увеличивается. Все потому, что при переходе в твёрдое состояние, расстояние между молекулами расширяется. При том,что объём увеличивается, масса при замерзании не увеличивается, и весит столько же, сколько тёплая вода.

Многие задаются вопросом, почему вода не замерзает под толстым слоем льда. Любой физик ответит, что под слоем льда, вода не замерзает,так как поверхность льда служит теплоизолятором.

Отчего горячая вода замерзает быстрее холодной

Известен такой факт, что горячая или тёплая вода замерзает быстрее холодной воды. Невероятно, но факт. Это открытие сделал Эрасто Мпемба. Он проводил эксперименты с использованием мороженой массы,причём обнаружил, что если масса тёплая, то она быстрее замёрзнет. Причиной этого, как показали исследования, является высокая теплоотдача горячей и тёплой воды.

Взаимосвязаны ли температура замерзания воды и высота

Как известно, на высоте происходит изменение давления,поэтому температура перехода в твёрдое состояние всех водных растворов на высоте отличается от температуры на обычной поверхности.

Примеры изменения температурных показателей на высоте:

  • высота 500 м – температура замерзания воды, является не ноль °C, как при обычных условиях, а при наличии уже одного °C;
  • высота 1500 м – кристаллизация происходит при наличии около трёх° C и т.д.

Как давление влияет на процесс кристаллизации воды

Если разобраться о взаимосвязи давления и кристаллизации воды, то всё довольно просто.

Интересно! Чем выше давление, тем скорость преобразования воды в кристаллы льда ниже, а температура кипения выше!

Вот и весь секрет, а если логически подумать, то при понижении давления, все показатели идут в обратные стороны. Поэтому в горах сложно что — то сварить, так как температура, при которой кипит вода, не доходит до ста градусов Цельсия. И наоборот лёд плавится даже при низких температурах.

Температура кристаллизации водных растворов

Вода служит хорошим растворителем и поэтому легко соединяется с другими веществами. Полученные растворы, конечно же, будут замерзать при разных условиях. Рассмотрим пару вариантов температурных критериев для замерзания разных растворов на основе воды.

Вода и спирт. При большом количестве спирта в воде,процесс замерзания начнётся при наличии очень низких температур. К примеру, при соотношении 60% воды на 40% спирта, кристаллизация начнётся при наличии минус 22,5°C.

Вода и соль. Температура, при которой произойдёт замерзание напрямую связано со степенью солёности воды. Принцип таков, чем больше соли в воде, тем ниже температура кристаллизации. С показателями содержания соли напрямую связано как замерзает морская вода.

Вода и сода. Температура кристаллизации раствора 44 процентов, составляет плюс 7°C.

Вода и глицерин, при соотношении 80% на 20%, где 80 – это глицерин, а 20 – это вода, для замерзания раствора нужно наличие — 20°C.

Все температурные значения колеблются в зависимости от степени концентрации чужеродных растворов или иного вещества в воде.

Почему замерзает вода: необычные факты о жидкости

Один из простейших вопросов школьной химии и физике о том, почему замерзает вода, кажется таковым лишь на первый взгляд. Детальное же рассмотрение существенно расширяет границы восприятия.

Почему замерзает вода в морозилке

При воздействии холода хаотическое движение молекул немного снижается. В результате чего они образуют кристаллическую структуру. Таким образом, вода постепенно из жидкого агрегатного состояния переходит в твердое. Этот процесс инициируется при 0 градусов по шкале Цельсия. Следует подробнее рассмотреть ряд иных необычных факторов:

• горячая вода замерзает быстрее холодной;
• вода замерзает сверху;
• непостоянство температуры кристаллизации.

Да, вот такие вот необычные примеры. Поэтому каждый факт, указанный в перечне, требует детального рассмотрения.

почему замерзает вода

Горячая вода замерзает быстрее холодной

Этот необычный феномен был обнаружен человечеством достаточно давно. Почему горячая вода замерзает быстрее холодной? Единой точки зрения в этом случае не существует. Ученые предлагают только разные вариации гипотез. Например, считается, что такой эффект происходит из-за того, что при нагреве вода теряет часть соли.

Вода замерзает сверху

Что было бы с нашим миром, если бы вода замерзала снизу? Например, то, что жизнь в реках и озерах была бы в принципе невозможна, так как они промерзали бы полностью. Плотность льда ниже плотности воды из-за пузырьков воздуха. Поэтому лед и поднимается над поверхностью остальной жидкости.

Непостоянство температуры кристаллизации

Почему соленая вода не замерзает? На самом деле это суждение в корне ошибочно. Такой тип жидкости также может замерзать, просто для этого ему нужно создать более низкие температуры.

Почему вода замерзает при 0 градусов или аномальные свойства жидкости

Кстати, вода отличается некоторыми другими аномальными свойствами. На первый взгляд, они выглядят парадоксальными, но это действительно так:

• вода «запоминает» информацию;
• вода застывает при встряхивании.

Кстати, кристаллизация при 0 градусов по шкале Цельсия — обычная норма, которая была принята людьми. Именно с нее и началась температурная шкала.

Запоминание информации

При включении классической музыки вода после замерзания обладает более совершенной кристаллической структурой. А вот тяжелый рок и металлика, наоборот, приводят к нарушениям в формировании решетки.

Застывает при встряхивании

Тут все просто, если охладить бутилированную воду до 0 градусов по шкале Цельсия и встряхнуть, то она быстрее замерзнет. Почему вода в бутылке замерзает при ударе? Просто возникают новые центры кристаллизации и этот процесс происходит массово.

Итоги

Как видно, самая обычная и привычная для человека вода может обладать рядом уникальных качеств. Такие интересные факты будут полезны каждому.

Поделись этой интересной статьей с друзьями, пусть они тоже будут в курсе!

Как почувствовать себя волшебником — мгновенная заморозка воды

Кто из нас в детстве не увлекался фокусами? Детство проходит, но вера в чудеса остается. Нехитрые приготовления, и вот вы уже творите настоящее волшебство. Немного научных знаний, ловкость рук и, главное, никакого мошенничества. Предлагаем вам поучаствовать в эксперименте, ход которого очень прост.

Процесс, который запечатлен на видео, называется мгновенной заморозкой воды. Для эксперимента вам понадобится очищенная вода. Конечно, дистиллированную воду достать проблематично, но для нашего случая вполне подойдет очищенная питьевая вода, которая продается в магазине. Пол-литровую бутылку необходимо поместить в морозильную камеру, температура в которой около -15 – 18 градусов. Когда спустя полтора-два часа вы достанете бутылку, вода в ней по-прежнему будет находиться в жидком состоянии, но ее температура будет значительно ниже нуля. Почему же она не замерзает? Все дело в том, что она не содержит в себе примесей, необходимых для кристаллизации льда и может находиться при температуре до минус 40 градусов в жидком состоянии. То есть она уже остыла и готова замерзнуть, но у нее нет для этого подходящих центров кристаллизации, вокруг которых происходит образование льда.

А вот с обычной пресной питьевой водой, содержащей, как правило, растворенные соли, такой трюк не получится. Она начнет замерзать уже в морозильной камере.

Но что же происходит, когда мы достаем бутылку из холода? Как показано на видео, экспериментатор встряхивает бутылку или прикасается к воде кусочком льда. От механического воздействия или соприкосновения с кристаллами льда переохлажденная вода начинает прямо на глазах превращаться в лед. Вода обретает тот самый недостающий центр кристаллизации и, поскольку ее температура значительно ниже нуля градусов, запускается цепная реакция — кристаллики льда пристраиваются друг к другу и постепенно заполняют собой весь объем бутылки.

Обязательно попробуйте сделать такое со своими друзьями или удивите детей! Это очень эффектный эксперимент, а главное, легко выполнимый в домашних условиях.

Как быстро превратить воду в кубики льда

Эффект Мпембы

Эта история началась более полувека назад, но не получила развязки и по сей день. А всё потому, что, как бы ни старались тысячи пытливых умов со всей планеты, им никак не удаётся найти единственно верное решение загадки Мпембы.

В 1963 году неприметный африканский ученик по имени Эрасто Мпемба (Erasto Mpemba) подметил одну странность: тёплая смесь для мороженого застывает быстрее, чем охлаждённая.

Наблюдение казалось настолько неправдоподобным, что учителю физики оставалось лишь посмеяться над открытием незадачливого экспериментатора. Однако Эрасто был уверен в своей правоте и не побоялся снова стать посмешищем: чуть позже он поднял скользкий вопрос перед Денисом Осборном (Denis Osborne), профессором Университета Дар-эс-Салам, Танзания. Учёный не стал бросаться поспешными выводами и решил изучить проблему. После чего в 1969 году журнал Physics Education опубликовал материал, описывающий парадокс Мпембы.

В научных кругах тут же припомнили, что нечто похожее уже говорили величайшие умы былых времён. Например, ещё Аристотель упоминал о жителях древнегреческого Понта, которые во время зимней рыбалки нагревали воду и мочили в ней тростник, чтобы тот быстрее затвердевал. Многие столетия спустя Фрэнсис Бэкон писал: «Слегка прохладная вода замерзает гораздо легче, чем совершенно холодная».

В общем, вопрос стар как мир, но это лишь подогревает интерес к разгадке. На протяжении нескольких последних десятилетий выдвигалось немало теорий, объясняющих эффект Мпембы. Наиболее вероятные из них были озвучены в 2013 году на торжественном мероприятии, проведённом Королевским химическим обществом Великобритании. Профессиональная ассоциация изучила 22 000 (!) мнений и выделила среди них лишь одно, принадлежащее Николе Бреговичу (Nikola Bregović).

Хорватский химик указал на важность процессов конвекции и переохлаждения жидкости при её замерзании.

Вот как эти явления описаны в «Википедии»:

  • Холодная вода начинает замерзать сверху, замедляя тем самым процессы теплового излучения и конвекции, а значит, и убыли тепла, тогда как горячая вода начинает замерзать снизу.
  • Переохлаждённая жидкость — жидкость, имеющая температуру ниже температуры кристаллизации при данном давлении. Переохлаждённая жидкость получается из обычной путём охлаждения при отсутствии центров кристаллизации.

Всемирное признание и чек на 1 000 фунтов стали хорошим вознаграждением. К слову, победителя приветствовали Эрасто Мпемба и Денис Осборн.

Эрасто Мпемба и Денис Осборнscienceblogs.com

Какой должна быть температура воды перед заморозкой

На этот вопрос однозначного ответа всё же нет. Королевское химическое общество хоть и определилось, но не прекратило споры окончательно. До сих пор выдвигаются новые гипотезы и звучат опровержения.

Хотя есть небольшая зацепка: научно-популярный журнал New Scientist провёл исследования и пришёл к выводу, что наилучшие условия для повторения эффекта Мпембы — две ёмкости воды с температурой 35 и 5 °C.

Таким образом, если до вечеринки осталось совсем немного времени, залейте в формочки для льда воду, температура которой сравнима с комнатной температурой жарким летом. Колодезную или прохладную водопроводную воду лучше не использовать.

Эффект Мпембы, или почему горячая вода замерзает быстрее холодной

История эффекта Мпембы

В этой статье мы рассмотрим вопрос, почему горячая вода замерзает быстрее холодной.

Нагретая вода замерзает намного быстрее, чем холодная! Это удивительное свойство воды, точное объяснение которому ученые не могут найти до сих пор, известно с древнейших времен. Например, еще у Аристотеля встречается описание зимней рыбалки: рыбаки вставляли  удочки в отверстия во льду, и, чтобы они скорее вмерзли, поливали лед теплой водой. Название этого явления получило по имени Эрасто Мпембы в 60-е годы XX века. Мнемба заметил странный эффект, когда готовил мороженое, и обратился за объяснениями к своему  преподавателю физики – доктору Денису Осборну. Мпемба и доктор Осборн экспериментировали с водой разной температуры и сделали вывод: почти кипящая вода начинает замерзать гораздо быстрее, чем вода комнатной температуры. Другие ученые проводили собственные эксперименты и каждый раз получали похожие результаты.

Объяснение физического явления

Общепризнанного объяснения, почему же так происходит, пока нет. Многие исследователи предполагают, что все дело в переохлаждении жидкости, которое происходит, когда ее температура опускается ниже температуры замерзания. Иначе говоря, если вода замерзает при температуре ниже 0°С, то переохлажденная вода может иметь температуру, к примеру, -2°С и при этом оставаться жидкой, не превращаясь в лед. Когда мы пытаемся заморозить холодную воду, есть вероятность, что она сначала переохладится, а затвердеет только через какое-то время. В нагретой воде происходят другие процессы. Ее более быстрое превращение в лед связывают с конвекцией.

Конвекция – это физическое явление, при котором теплые нижние слои жидкости поднимаются, а верхние, остывшие, опускаются.

Краткий ответ, почему горячая вода замерзает быстрее

Получается, что жидкость как будто сама перемешивается и остывает. Из-за того, что в разогретой воде процесс конвекции происходит активно, кристаллики льда с поверхности будут опускаться быстрее и охлаждать теплую воду на дне.

 

Как правильно пишется слово ВОДА ЗАМЕРЗАЕТ

Вод (фр. Vaudes) — коммуна во Франции, находится в регионе Шампань — Арденны. Департамент — Об. Входит в состав кантона Бар-сюр-Сен. Округ коммуны — Труа.

Все значения слова «вод»

ВОДА́, -ы́, вин. во́ду, мн. во́ды, дат. во́дам и вода́м, твор. во́дами и вода́ми, предл. о во́дах и о вода́х, ж. 1. Прозрачная, бесцветная жидкость, образующая ручьи, реки, озера, моря и представляющая собой химическое соединение водорода с кислородом. Речная вода. Морская вода. Стакан воды.

Все значения слова «вода»

ЗАМЕРЗА́ТЬ, —а́ю, —а́ешь. Несов. к замерзнуть.

Все значения слова «замерзать»


  • Ведро воды замерзало до состояния куска льда за пять минут или около того.


  • Вода замерзала, еду было не приготовить, температура и атмосферное давление были настолько низкими, что нам всем постоянно хотелось спать.


  • А дело в том, что вода замерзает (кристаллизуется) при нуле градусов лишь в тех случаях, когда в ней имеются «центры кристаллизации»: микроскопические инородные частички.

(все
предложения)

Предложения со словосочетанием ВОДА ЗАМЕРЗАЕТ

Ведро воды замерзало до состояния куска льда за пять минут или около того.

Вода замерзала, еду было не приготовить, температура и атмосферное давление были настолько низкими, что нам всем постоянно хотелось спать.

А дело в том, что вода замерзает (кристаллизуется) при нуле градусов лишь в тех случаях, когда в ней имеются «центры кристаллизации»: микроскопические инородные частички.

Ведь, при «плюсе» вода замерзать не будет, а так и закапает, и закапает… Ну, а на крышах таяние воды происходит от нагрева их солнечными лучами, от печек… да и мало ли от чего!

Горячая вода замерзает гораздо быстрее, чем холодная, вопреки всякому здравому смыслу.




Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать
Карту слов. Я отлично
умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.


Вопрос: филармония — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Положительное

Отрицательное

Оказывается, горячая вода замерзает быстрее, чем холодная!

От ночного охлаждения эта вода замерзает и разрушает кору и нижележащие слои дерева.

С наступлением зимы водоёмы и прежде всего со стоячей водой замерзают и ловля рыбы производится со льда.

В наших комнатах вода замерзала в вёдрах.

В море налетела на корабль морозная буря, волны захлёстывали палубу, и вода замерзала.

Вода замерзала, только-только войдя в трубу.

Когда такая вода замерзает и выпадает на землю в виде снега, мы можем видеть эти кристаллы воочию — в виде шестигранных снежинок.

Там, где вода замерзала, делали проруби.

На морозе вода замерзает.

Если он поднимается ещё выше, вода замерзает.

Когда жидкая вода замерзает, случайные течения моря капель становятся твёрдым и неподвижным айсбергом.

Когда вода замерзает, пища становится твёрже.

Тяжёлая вода замерзает при температуре 3, 81 градуса; температура кипения этого вещества при нормальном давлении составляет 101, 42 градуса, а не 100, как у обычной воды.

При более низких температурах вода замерзает мгновенно, не покрывая поверхность крыльев, а стучит по ним как дробь.

Комнату оставила бывшему мужу, сама снимает чулан на окраине, холодно, ночью вода замерзает, пальцы во что превратились — смотри…

Заметим: физики считают, что холодная вода замерзает быстрее, так как выделяет меньше тепла.

Происходит это потому, что вода замерзает неодинаково.

Моему сыну нравится, когда в самом верхнем уровне вода замерзает не до конца, тогда игра с глыбой получается динамичнее — верхний уровень льда быстрее ломается, и ребёнку легко высвободить первые фигурки.

Когда вода замерзает, её частички сцепляются вместе, чтобы образовать ядро кристалла.

В эту ночь стало так холодно, что вода замерзала в очаге.

Суть его в следующем: на растения обильно распыляется вода, мельчайшие частички влаги оседают на листьях и цветах, с понижением температуры вода замерзает, образуя тонкую корочку льда, которая служит растению своеобразной «бронёй».

Зимой вода замерзала в кранах, приходилось отогревать трубы, либо, взяв тяжёлые молочные бидоны, идти к водопроводной колонке, возле которой выстраивалась недружелюбная очередь таких же бедняков.

А когда атмосферные пары воды замерзают, то можно видеть, как образуются неповторимые красочные узоры сказочных снежинок, покрывающих землю большими пушистыми сугробами.

Вода замерзает и разрывает нежную структуру сала, калечит его… Ты семейный, должен понять, как это бывает!

Поскольку пресная вода замерзает быстрее, соль концентрируется в середине замёрзшей воды в виде кашеобразной массы.

Поскольку тяжёлая вода замерзает при 3, 8 °C, то при искусственном замораживании в морозильной камере она замерзает первой.

В таких местах вода замерзает позже.

Когда «раствор» останавливается (то есть вода замерзает), вода и «яд» разделяются.

С места, куда он бросил куб, в разные стороны расползался лёд, вода замерзала очень быстро, распространяясь по водной глади вокруг лодки.

Когда вода замерзает, частички её образовывают кристалл, который приобретает шестиугольную форму.

Затем — снова мороз; вода замерзала, ветер сдувал на открытых пространствах снег, и войскам приходилось иметь дело с ещё более трудной гололедкой.

В тёмное время года она сильно мёрзла, но доктор утверждал, что совсем недавно стоячая вода замерзала, а с неба падал лёд.

Механизм данного метода прост: содержащаяся в самогоне вода замерзает, образуя ледяную корку на внутренней поверхности бутыли и поглощая вредные примеси, в том числе сивушные масла.

Зимой сложность была в том, что вода замерзала — ствол не двигается.

Поскольку тяжёлая вода замерзает при искусственном замораживании первой, надо уловить этот момент (её лёд отлагается на стенках сосуда и образует тонкие ажурные пластинки дейтериевого льда во всём объёме охлаждаемого сока) и перелить ещё не совсем замёрзший сок в другую ёмкость.

Но нужно было торопиться, так как пролитая вода замерзала.

Вода замерзала не сразу и покрывала лёд у берега блестящей плёнкой.

Температурная шкала, в которой вода замерзает при нуле, а кипит при 100 градусах.

Поскольку тяжёлая вода замерзает при искусственном замораживании первой, надо уловить этот момент (лёд отлагается на стенках сосуда и на поверхности воды и образует тонкие ажурные пластинки дейтериевого льда) и перелить ещё не совсем замёрзшую воду в другую ёмкость.

Колёса грузовиков, которые здесь прошли, оставили после себя глубокие борозды, и в этих бороздах вода замерзала, после чего она поначалу стала прозрачной, как хрусталь.

Вода замерзает зимой, а я каждое утро.

Они проложили себе путь по тонкому льду и, выйдя из маленькой гавани, очутились в озере, где тяжёлая и холодная вода замерзала на вёслах при каждом взмахе.

Оставшаяся вода замерзала на земле, заставляя скользить по этому ледяному панцирю подковы лошадей, и на одежде, заставляя мёрзнуть людей.

Я же не дура, я же знаю, что зимой вода замерзает — превращается в лёд, и пить её нельзя.

Однако зимой, когда земля и вода замерзают, ситуация совсем иная.

90000 Does Hot Water Freeze Faster Than Cold Water? 90001

90002 Determining whether or not hot water can freeze faster than cold water may seem like a no-brainer. After all, water freezes at 0 degrees Celsius. And would not water hot enough to kill E. coli bacteria (about 120 degrees Fahrenheit or 50 degrees Celsius) take a longer path than cooler water at a fall New England beach (about 60 degrees Fahrenheit or 15 degrees Celsius) towards a frigid future as ice? While a logical assumption, it turns out that hot water can freeze before cooler water under certain conditions.90003 90002 This apparent quirk of nature is the «Mpemba effect,» named after the Tanzanian high school student, Erasto Mpemba, who first observed it in 1963. The Mpemba effect occurs when two bodies of water with different temperatures are exposed to the same subzero surroundings and the hotter water freezes first. Mpemba’s observations confirmed the hunches of some of history’s most revered thinkers, such as Aristotle, Rene Descartes and Francis Bacon, who also thought that hot water froze faster than cold water.90003 90002 Evaporation is the strongest candidate to explain the Mpemba effect. As hot water placed in an open container begins to cool, the overall mass decreases as some of the water evaporates. With less water to freeze, the process can take less time. But this does not always work, especially when using closed containers that prevent evaporated water from escaping. 90003 90002 And evaporation may not be the only reason the water can freeze more quickly. There may be less dissolved gas in the warmer water, which can reduce its ability to conduct heat, allowing it to cool faster.However, Polish physicists in the 1980s were unable to conclusively demonstrate this relationship. 90003 90002 A non-uniform temperature distribution in the water may also explain the Mpemba effect. Hot water rises to the top of a container before it escapes, displacing the cold water beneath it and creating a «hot top.» This movement of hot water up and cold water down is called a convection current. These currents are a popular form of heat transfer in liquids and gases, occurring in the ocean and also in radiators that warm a chilly room.With the cooler water at the bottom, this uneven temperature distribution creates convection currents that accelerate the cooling process. Even with more ground to cover to freeze, the temperature of the hotter water can drop at a faster rate than the cooler water. 90003 90002 So the next time you refill your ice cube tray, try using warmer water. You might have ice cubes to cool your drink even sooner. 90003 90002 90015 This answer is provided by Scienceline, a project of New York University’s Science, Health and Environmental Reporting Program.90016 90003 90002 90015 Follow Life’s Little Mysteries on Twitter @llmysteries. We’re also on Facebook & Google+. 90016 90003
.90000 FAQ: Water expansion on freezing 90001

90002 Why does water expand when it freezes?
90003 Why does liquid water have a density maximum? 90004

90005

90006 Most liquids have a quite simple behavior when they are
cooled (at a fixed pressure): they shrink.
The liquid contracts as it is cooled; because the molecules
are moving slower they are less able to overcome the attractive
intermolecular forces drawing them closer to each other.
Then the freezing temperature is reached,
and the substance solidifies, which causes it to contract some
more because crystalline solids are usually tightly packed.90007 90006
Water is one of the few exceptions to this behavior.
When liquid water is cooled, it contracts like one would expect
until a temperature of approximately 4 degrees Celsius is reached.
After that, it expands slightly until it reaches the freezing
point, and then when it freezes it expands by approximately 9%.
90007 90006
This unusual behavior has its origin in
the structure of the water
molecule.
There is a strong tendency to form a network of hydrogen
bonds, where each hydrogen atom is in a line between two oxygen
atoms.This hydrogen bonding tendency gets stronger as the temperature
gets lower (because there is less thermal energy to shake the hydrogen
bonds out of position). The ice structure is completely hydrogen
bonded, and these bonds force the crystalline structure to be
very «open», as shown in the following picture:
90003
90012 90007 90006
The pictures on this page are provided courtesy of the
MathMol project at the NYU / ACF Scientific Visualization Laboratory.
90003 Information about MathMol can be found
here.90007 90006
In the following two pictures, the first shows
a typical structure of liquid water, while the second is an
ice structure; note the extra open space in the ice.
90003

90007 90006
It is this open solid structure that causes ice to be less dense
than liquid water. That is why ice floats on water, for which we
should all be thankful because if water behaved «normally» many
bodies of water would freeze solid in the winter, killing all the
life within them.
90007 90006
Water’s «density maximum» is a product of the same phenomenon.Close to the freezing point, the water molecules start to arrange
locally into ice-like structures. This creates some «openness»
in the liquid water, which tends to decrease its density.
This is opposed by the normal tendency for cooling to increase
the density; it is at approximately 4 degrees Celsius that these
opposing tendencies are balanced, producing the density maximum.

90007 90006 Updated December 3, 2013
90007 90005
.90000 Why You Should Use Boiling Hot Water for Faster Ice Cubes «Food Hacks :: WonderHowTo 90001

90002 It’s a small but very real frustration: you want a chilled drink, but you open the freezer only to see nothing but empty ice trays. Fortunately, there’s a simple way to make ice cubes quickly-use hot water. Yup, you read that correctly. Hot water freezes more rapidly than cold. 90003 90002 In fact, not only does hot water chill quicker, many people think it produces a better quality ice cube.And while ice is an afterthought for most folks, people who are serious about their beverages, alcoholic and otherwise, know that ice matters. After all, as it melts, it flavors what you’re drinking, whether said beverage is vodka or water. 90003 90006 A high-quality «boiled» ice cube vs. a regular «cold water» ice cube. Amazing, right? 90007 Image by isr_Raviv / Instructables 90008

90009 How Does This Even Work? 90010 90002 The phenomenon of hot water turning into ice faster than cold water is known as the Mpemba effect, named after a Tanzanian student who observed his hot ice cream mix freezing more rapidly than the cold version.90003 90013 Separating homemade ice cream into ice cube trays also speeds up freezing. 90007 Image by J. Kenji Lopez-Alt / Serious Eats 90008 90002 A recent study by Xi Zhang, Zengsheng Ma, and Chang Q Sun at Nanyang Technological University, Singapore, helps shine some light on a possible reason why this phenomenon occurs. 90003 90002 A water molecule is made up of two hydrogen atoms and one oxygen atom which are bound together by the sharing of electrons, known as a covalent bond. Water molecules are then connected to each other by intermolecular forces known as hydrogen bonds, which happens when a hydrogen atom from one water molecule is near an oxygen atom from another.90003 90020 h3O: Just one big happy family. 90007 Image via Lightbulb Books 90008 90002 As you can see from the above illustration, the three atoms together form an angle. A hydrogen bond is the result of this structure and is responsible for giving water its unique life-giving properties and its ability to expand when frozen. 90003 90025 90026 90027 90028 90029 90030 Please enable JavaScript to watch this video. 90031
90002 According to the Nanyang study, these bonds are behind the Mpemba effect, when hydrogen bonds do their job and bring water molecules into close contact.However, the molecules have a natural repulsion to one another. This action by the hydrogen bonds makes the covalent bonds move apart and store energy. 90003 90002 As liquid is heated, the hydrogen bonds stretch and water molecules are forced to be farther apart. Correspondingly, the covalent bonds within the water atoms shrink and lose energy. This process is akin to cooling off. 90003 90036 On a molecular level, this water is already cooled off. Seriously. 90007 Image via The Dabblist 90008 90002 Essentially, hot water already closely resembles cool water on a molecular level.The energy in hot water is wound up so tightly that when it is released, it cools and freezes faster than cold water. 90003

90009 How Much Faster Does Hot Water Freeze? 90010 90002 It’s hard to say. Water reaches its freezing point at 0 ° C (32 ° F), but the time it takes reach this point may vary. It’s difficult to estimate how much faster ice cubes will form with hot water because many variables must be considered-the initial temperature of the water, the volume of water, and the temperature of the freezer.90003 90045 Where’s Iceman when you need him? 90007 Image via Tim Graves 90008 90002 Regardless, heating filtered water to a boil will definitely speed up the freezing process. Some even say that hot water makes for cleaner and clearer ice cubes, while others swear by using ice coolers or various methods other than using hot water (including the slow freeze and DIY ice cube trays inside an insulated cooler). 90003 90002 One thing is clear: if you want your ice cubes sooner rather than later, throw it in the freezer as soon as you can pour it into the containers without melting the plastic.90003 90002 If you live somewhere exceptionally chilly, you can just throw the boiling water off your balcony like these guys. 90003 90025 90026 90056 90028 90029 90059 Please enable JavaScript to watch this video. 90031
90002 While you may not be able to instantaneously freeze water, you can perform an at-home experiment with two separate ice trays, and try this method out with cool and hot water. The worst thing that can happen is that you have two trays of ice cubes ready to be utilized.90003 90002 Just a couple words of caution when using hot water for ice cubes-use BPA-free plastic trays, stainless steel, or silicone ones. Studies have shown that hot water can cause BPA leaching in certain plastics not rated as BPA-free. 90003

90002 90066 Want to master Microsoft Excel and take your work-from-home job prospects to the next level? 90067 Jump-start your career with our Premium A-to-Z Microsoft Excel Training Bundle from the new Gadget Hacks Shop and get lifetime access to more than 40 hours of Basic to Advanced instruction on functions, formula, tools, and more.90003 90002 90066 Buy Now (97% off)> 90067 90003

90073 Cover image via MzScarlett A.K.A. Michelle / Flickr 90074

.