Почему вода не замерзает под толстым слоем льда? Причины, фото и видео — «Как и Почему»

Вода часто ведет себя совершенно необычно, совсем не так, как подавляющее большинство других веществ. Интересная аномалия наблюдается с ней при замерзании – лед

КАК ЗАМЕРЗАЕТ ПРУД

разное

Глубокая осень. Дни становятся всё короче и короче.

* Солнце выглянет на минуту из-за тяжёлых туч, скользнёт по земле своим косым лучом и снова скроется. Холодный ветер свободно гуляет по опустевшим ПОЛЯМ и обнажённому лесу, выискивая где-нибудь засохший цветок или прижавшийся к ветке лист, чтобы сорвать его, высоко поднять и потом бросить в ров, канаву или бо­розду. По утрам лужи уже покрываются хрустящими льдинками. Только глубокий пруд все ещё не хочет за­мёрзнуть, и ветер попрежнему рябит его серую гладь. Но вот замелькали пушистые снежинки. Они подолгу крутятся в воздухе, как бы не решаясь упасть на холод­ную неприветливую землю. Идёт зима…

Тонкая корка льда, образовавшаяся сначала у бере­гов пруда, ползёт на середину к более глубоким местам, и вскоре вся поверхность покрывается чистым прозрач­ным ледяным стеклом. Ударили морозы, и лёд стал тол­стым, чуть не в метр. Однако до дна ещё далеко. Подо льдом даже в сильные морозы сохраняется вода. Почему же глубокий пруд не промерзает до дна?

Известно, что кузнец нагревает железную шину, прежде чем надеть её на деревянный обод колеса. Охладившись, шина делается короче и плотно обжимает обод. Рельсы никогда не укладываются плотно друг к другу, иначе, на­гревшись на солнце, они обязательно изогнутся. Если на­лить полную бутылку масла и поставить её в тёплую воду, то масло станет переливаться через край.

Из этих примеров ясно, что при нагревании тела рас­ширяются, а, при охлаждении сжимаются. Это спра­ведливо почти для всех тел, но для воды этого нельзя утверждать безоговорочно. В отличие от других тел вода при нагревании ведёт себя по-особому. Если при нагре­вании тело расширяется, значит, оно становится менее плотным, — ведь вещества в этом теле остаётся столько же, а объём его увеличивается. При нагревании жидко­стей в прозрачных сосудах можно наблюдать, как более тёплые, и потому менее плотные, слои поднимаются со дна вверх, а холодные опускаются вниз. На этом осно­вано, между прочим, устройство водяного. отопления с естественной циркуляцией воды. Остывая в радиаторах, вода становится плотнее, опускается вниз и поступает в котёл, вытесняя вверх уже нагретую там и потому менее плотную воду.

Подобное движение происходит с наступлением осени и в пруду. Отдавая своё тепло холодному воздуху, вода охлаждается с поверхности пруда и, как более плотная, стремится опуститься на дно, вытесцяя собой нижние тёплые, менее плотные слои. Однако такое движение бу­дет совершаться только до тех пор, пока вся вода не остынет до температуры плюс 4 градуса. Собравшаяся на дне при 4 градусах вода уже не будет подниматься вверх, хотя бы поверхностные её слои и имели температуру бо­лее низкую. Почему?

Вода при 4 градусах имеет самую большую плотность. При всех других температурах — выше или ниже 4 гра­дусов — вода оказывается менее плотной, чем при этой температуре.

В этом и заключается одно из отступлений воды от закономерностей, общих для других жидкостей, одна из её аномалий (аномалия — это отклонение от нормы). Плотность всех других жидкостей, как правило, начиная от температуры плавления, при нагревании уменьшается.

Что же произойдёт дальше при остывании пруда? Верхние слои воды становятся всё менее и менее плот­ными. Поэтому они остаются на поверхности и при нуле градусов превращаются в лёд. По мере дальнейшего остывания корка льда растёт, а под ней лопрежнему на­ходится жидкая вода с температурой, лежащей между нулём и 4 градусами.

Здесь, вероятно, у многих возникнет вопрос: почему же нижняя кромка льда не тает, если она находится в соприкосновении с водой? Потому, что тот слой воды, ко­торый непосредственно соприкасается с нижней кромкой льда, имеет температуру нуль градусов. При этой тем­пературе одновременно существуют и лёд и вода. Для того чтобы лёд превратился в воду, необходимо, как уви­дим дальше, значительное количество тепла. А этого тепла нет» Небольшой слой воды с температурой в нуль

Градусов отделяет от льда более глубокие слои тёплой воды.

Но теперь представьте себе, что вода ведёт себя так, как большинство других жидкостей. Достаточно было бы незначительного мороза, как все реки, озёра, а может быть, и северные моря, в течение зимы промёрзли бы до дна. Многие из живых существ подводного царства были бы обречены на гибель.

Правда, если зима очень продолжительная и суровая, то многие не слишком глубокие водоёмы действительно промерзают до дна. Но в наших широтах это наблюдается крайне редко. Промерзанию воды до дна препятствует и сам лёд: он плохо проводит тепло и защищает собой ниж­ние слои воды от дальнейшего охлаждения. Обитатели водоёмов должны быть благодарны воде за эту особен­ность.

За время с 1949 по 1955 год у нас появится больше 40 тысяч новых прудов и водоёмов. При строительстве водоёмов, в которых предполагается разводить рыбу, учитывается возможность промерзания их до дна в суро­вые зимы. Поэтому пруды, в которых будет разводиться рыба, устраивают как можно более глубокими.

Источник: http://edelweiss-dolina.ru/2019/06/zamerzanie-vody-pri-temperature/

Почему лед не тонет?

Считается, что уникальная способность льда не уходить под воду обусловлена появлением в нем особенной кристаллической решетки, которая часто обогащена мельчайшими пузырьками воздуха. Ледяной покров, постепенно расползаясь от берегов водоема к самому его центру, надежно защищает всех обитателей от сильных морозов, сохраняя положительную температуру под ледяным куполом.

Читайте также: Европа: наш лучший шанс найти другую жизнь?

Теоретически, любой, даже самый большой водоем, может промерзнуть до самого дня при соблюдении определенных природных и температурных условий. В обычное же время даже небольшой пруд с максимальной глубиной около трех метров не способен промерзнуть до самого дна по причине, что при достижении водой критической отметки в +4 градуса по Цельсию, в пруде/озере/реке и других аналогичных водоемах начинается интенсивный процесс перемещения слоев разной температуры. Наиболее холодные водные слои постепенно поднимаются вверх, в то время как теплые начинают опускаться вниз. С понижением средней температуры, на поверхности водоема постепенно образуется лед, который останавливает процесс перемещения слоев воды разной температуры и не дает подледному миру полностью замерзнуть.

Источник: http://yandex.ru/turbo/hi-news.ru/s/eto-interesno/pochemu-voda-ne-zamerzaet-pod-sloem-lda.html?sign=b46a495eb47e2491f1ae657b40aef33cb43990d8d9e0a74ce12c84186dc74576:1620461570

Популярные решебники

Источник: http://vipgdz.com/7-klass/fizika/sbornik-zadach-peryshkin/nomer-83

Чистка водоема

Водоем любого вида нуждается в тщательной очистке осенью. Ведь все, что оседает на дне (ил, мусор, корм для рыб), разлагается и образует болезнетворные газы, которые могут отравить жителей водоема. Дно удобно чистить с помощью граблей.

Если ваш водоем оснащен оборудованием (насосом, фильтрами и др.), осенью внимательно следить за ночными температурами воздуха. При опускании столбика термометра до 5°С отключите все приспособления (если они не оснащены специальной защитой от промерзания), извлеките их из воды, промойте, высушите и храните до весны в теплом и сухом месте.

Источник: http://ogorod.ru/ru/yard/ponds/2619/Kak-podgotovit-vodoem-k-zime-pravila-uspeshnoj-zimovki-dachnogo-pruda.htm

Зимовка пруда в зависимости от его вида

Самый главный вопрос, который волнует дачников, – выкачивать осенью воду или нет. Это зависит в первую очередь от размера пруда.

Маленький водоем (площадью до 20 кв.м, глубиной до 0,8 м) считается незимующим, т.к. он промерзает до дна, причем неважно, естественный этот пруд или искусственный. Поэтому осенью из него достают все растения, сачком вылавливают рыбу, выкачивают воду и отправляют на зимовку.

Дно и стенки чистят вручную при помощи щетки. Трубопроводы продувают и закупоривают пенопластом, поскольку пробки из дерева при набухании в воде могут повредить их. На зиму такой пруд наполовину или на 2/3 заполняют водой. Ведь на дне пустого водоема все равно соберется снег и лед, который весной будет долго таять, а так пруд зимой промерзнет только сверху.

В очень морозную зиму во льду делают прорубь и через нее откачивают небольшое количество воды. Получившаяся воздушная подушка не даст водоему промерзнуть до дна.

Достаточно большому пруду (площадью свыше 20 кв.м и глубиной более 1 м) нужна только чистка (с извлечением оборудования) и подготовка к зиме растений и рыбы, воду можно не сливать. Если бетонный пруд грамотно спроектирован и построен, его гидроизоляция не вызывает сомнений, то такой водоем можно оставить зимовать полностью наполненным водой. Качественный пленочный пруд также можно оставить на зиму.

Водоемы жесткой формы (из пластика или стеклопластика) чувствительны к повышению давления. Чтобы пруд зимой не разорвало, нужно опустить в него несколько пластиковых бутылок, частично заполненных песком. Зимой они примут на себя давление льда.

На 1 кв.м площади водоема погружают одну бутылку.

Если пруд расположен вровень с землей, воду из него не спускают, а если приподнят – доводят ее уровень до поверхности земли.

Источник: http://ogorod.ru/ru/yard/ponds/2619/Kak-podgotovit-vodoem-k-zime-pravila-uspeshnoj-zimovki-dachnogo-pruda.htm

Что влияет на градус замерзания

Представим, что у нас есть идеальная среда с температурой ровно 0°C – общеизвестно, что вода замерзает именно при этом градусе – и в эту среду мы помещаем кусочек льда и воду в жидком состоянии. Что произойдет? Собственно, ничего: вода не замерзнет, а лед не начнет таять. Объяснение в том, что в данной модели нет условий для фазового перехода.

Простыми словами: помимо снижения температуры до определенного градуса, на замерзание воды влияют и другие факторы. Один из них – атмосферное давление, которое создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. И температура замерзания воды находится в прямой зависимости от давления.

Рассмотрим это на примере: чем выше мы поднимаемся над уровнем моря, ниже становится атмосферное давление и тем выше должна быть температура для кристаллизации воды. На высоте в 1000 метров вода замерзает при температуре +2 °C; поднявшись еще на километр, мы увидим, что вода кристаллизируется уже при +4 °C.

Наличие примесей

Также, кроме давления и температуры, на замерзание воды влияет ее состав: в ней в том или ином количестве находятся органические и минеральные частицы, то есть кусочки глины, песка, пыли. Когда температура в окружающей среде снижается до необходимого градуса, вокруг этих частиц образуются кристаллы: кусочки пыли, песка, камня выполняют роль ядрового центра, вокруг которого начинается процесс кристаллизации.

А в дистиллированной (очищенной) воде процесс замерзания протекает иначе: поскольку в ней нет потенциальных ядер кристаллизации, вода может охладиться до минусовой температуры, но не замерзнуть.

Итак, время замерзания воды зависит от таких факторов:

• атмосферное давление в окружающей среде;
• температура воздуха;
• количество жидкости;
• ее химический состав;
• в какой емкости находится H2O (или отсутствие емкости).

Источник: http://edelweiss-dolina.ru/2019/06/zamerzanie-vody-pri-temperature/

Могут ли живые организмы выжить во льду?

Несмотря на то, что для человеческого организма долгое нахождение в условиях низких температур чревато гибелью, для некоторых амфибий не страшны даже очень длительные морозы. Так, лягушки и тритоны обладают уникальной способностью вмерзать прямо во лед без каких-либо последствий для своего здоровья. Обычные прудовые лягушки в холодное время года впадают в анабиоз и самостоятельно размораживаются только с первыми лучами теплого солнца. Такую природную сверхспособность амфибии получили в результате длительной эволюции, которая подарила их организмам особый природный антифриз. Наличие антифриза в теле лягушки позволяет предотвратить образование мельчайших кристалликов льда, которые и являются основной причиной гибели живых клеток.

Некоторые лягушки могут зимовать прямо во льду

Источник: http://yandex.ru/turbo/hi-news.ru/s/eto-interesno/pochemu-voda-ne-zamerzaet-pod-sloem-lda.html?sign=b46a495eb47e2491f1ae657b40aef33cb43990d8d9e0a74ce12c84186dc74576:1620461570

Что делать с водными растениями?

Еще один важный момент – зимовка водных растений. Болотные и мелководные культуры обрезают практически под корень. Незимостойкие растения (некоторые осоки, ирисы, канны, циперус) извлекают из пруда и отправляют зимовать в помещение с минимумом света, постоянно влажной почвой и температурой воздуха около 5°С.

А вот тростник ни в коем случае не срезают: его полые стебли послужат отводами углекислого газа и проводниками кислорода для зимующих растений и рыб. С этой же целью в водоем можно поместить связку стеблей дельфиниума.

Водные растения (кувшинку, кубышку желтую, элодею, болотник, водокрас, ряску, аир, калужницу) на зиму можно оставить в глубоком водоеме, но только если это зимостойкие сорта. Большинство из них осенью дают зимующие почки, которые опускаются ко дну. Для страховки от каждого растения отрезают пару почек и отправляют зимовать в теплое место в доме. Если культуры, оставленные в пруду, не переживут зиму, их можно вырастить из этих почек.

У зимостойких водных растений обрезают старые листья и побеги до корня. Корзины с ними передвигают на середину водоема и притапливают на глубину более 1 м. Если водоем мелкий, все водные растения вынимают и переносят в помещение или в более глубокий резервуар.

Теплолюбивые растения (водяной гиацинт, пистию, нильский папирус, понтедерию, ирис болотный, тропические кувшинки) достают из водоема и отправляют на зимовку в хранилище с приглушенным светом. Там их укладывают в емкости с водой, температура которой должна быть не ниже 10°С. Воду меняют каждые 2-3 недели.

Особого внимания требуют нимфеи. Для них самый безопасный способ зимовки – остаться в воде на прежнем месте. Но если водоем промерзает, эти растения на зиму переселяют в подвал с температурой воздуха около 5°С. Контейнер с нимфеей помещают в просторную емкость с водой и следят, чтобы она полностью покрывала растение.

Источник: http://ogorod.ru/ru/yard/ponds/2619/Kak-podgotovit-vodoem-k-zime-pravila-uspeshnoj-zimovki-dachnogo-pruda.htm

Переселяемся в колодец

Интересный способ сохранить зимой племенное поголовье рыбы -переселить ее на зимовку в глубокий колодец, водяной столб в котором расположен ниже уровня промерзания грунта.

Если сверху расположена плотная крышка, то зеркало воды не покрывается льдом, а в жидкости достаточно кислорода. В такой тесноватой, но достаточно комфортной яме могут перезимовать карпы и караси, которые не питаются зимой.

Одно из важных условий успешной зимовки в тесноте: рыба должна быть упитанной и здоровой, без признаков повреждений болезнями и паразитами. Иначе в зимовальной яме зараженным окажется все поголовье.

Источник: http://umeltsi.ru/hitrochi/5913-dachnyy-prud-kak-uhazhivat-zimoy.html

Почему вода не замерзает под толстым слоем льда – интересное видео

Источник: http://kipmu.ru/pochemu-voda-ne-zamerzaet-pod-tolstym-sloem-lda/

Можно не сливать!

Внимание! В дополнение к рекомендациям, данным выше, а вернее, даже в противоречие к ним, могу дать еще один совет, но основании моего личного опыта. Даже если пруд совсем маленький, есть возможность не сливать пруд на зиму и не пересаживать из него рыб, если они там есть.

Я просто поделюсь опытом, а вы сами, на свой страх и риск, решайте, использовать его или нет.

Секрет простой: установите в пруд обогреватель.

Подойдет обычный аквариумный обогреватель мощностью 200-400 Вт. При таком решении пруд не замерзнет, а рыб можно не пересаживать на зиму в аквариум, они прекрасно перезимуют, т. к. в пруду сохранится температура воды +5..+10 градусов, даже в самые суровые морозы. Но для такого решения потребуется подвод сети 220В. Минусом является также то, что обогреватель будет кушать электричество практически круглые сутки, что, возможно, потребует от вас определенных затрат. Впрочем, его мощность эквивалентна всего лишь 2-3 лампочкам.

Несмотря на то, что такое решение не совсем соответствует нормам безопасности (обычно для наружного применения в саду рекомендуют использовать пониженное напряжение), а аквариумный обогреватель не предназначен для наружного применения, я использую именно такой вариант организации зимовки двух маленьких прудов объемом 250л и 300л уже много зим подряд. Карпы кои себя чувствуют прекрасно, несмотря на то, что зимой они порой не едят неделями. Также я оставляю на зиму включенными помпы с фильтрами, которые работают круглые сутки. Вода остается абсолютно прозрачной.

Весной потребуется генеральная чистка дна, стенок и фильтра. Однако такая чистка тоже может быть выполнена без слива воды, что заметно упрощает уход за прудом. Ведь при заливе свежей воды потребуется несколько недель на то, чтобы в пруду установилось биологическое равновесие — как при запуске нового аквариума.

Автор материала: Игорь Метальский

Источник: http://sadrium.ru/vodoemy-v-sadu/zima-v-zhizni-pruda-kak-podgotovitsya.html

Чистим и делаем лунки

С осени нужно провести очистку пруда от лишней органики: срезать увядающие прибрежные растения с пышной листвой, выловить излишне разросшиеся водоросли и ряску. Граблями очистите мелководье от накопившегося за лето мусора. Особое внимание нужно уделить защите от листопада. Попадающая в водоем листва ляжет на дно и будет забирать много кислорода на свое разложение.

После того как пруд покроется льдом, нужно регулярно проделывать во льду лунки для проникновения в воду свежего воздуха. Лунок должно быть несколько, в разных частях пруда, чтобы не возникало бескислородных зон. Если подновлять их часто нет возможности, то погрузите в полынью сноп соломы или тростника: стебли не дадут воде быстро смерзнуться в монолит, внутри могут сохраниться воздушные каналы. В большие пруды можно направлять теплые, но малозагрязненные стоки, например, из бани. Они будут протаивать в месте впадения полыньи, а биота водоема справится с переработкой.

Источник: http://umeltsi.ru/hitrochi/5913-dachnyy-prud-kak-uhazhivat-zimoy.html

Температура замерзания соленой воды

1. Замерзает ли соленая вода? Благодаря высокой концентрации солей океанская и морская вода замерзает при температуре -1,9 градуса по Цельсию.
2. Температура замерзания воды в морях и океанах не имеет постоянного значения, поскольку солёность воды в разных морях Мирового океана совершенно разная.
3. Как температура замерзания океанической воды зависит от ее солености? Между этими величинами существует самая прямая связь. Чем более солёной является вода, тем более высокой плотностью она обладает, а для замерзания такой воды требуется достаточно низкая температура.
4. Средняя температура воды в морях и океанах -4 градуса.

Температура замерзания отдельных морей

При скольких градусах замерзает вода:

• Каспийского моря? Солёность каспийских вод составляет около 13 промилле. Их замерзание происходит при -0,5 градуса Цельсия. Толщина ледяного покрова северной части Каспия составляет около двух метров.
• Азовского моря? Его соленая вода замерзает при температуре от -0,5 до -0,7 градусов по шкале Цельсия. Солёность составляет около 11 промилле. Толщина льдов, покрывающих море в период с декабря по март, равна одному метру.
• Японского моря? Почему соленая вода этого моря не замерзает? Это объясняется высоким (около 34 промилле) уровнем её солёности и географическим положением моря.
• Балтийского моря? При солёности, насчитывающей всего 6-8 промилле, температура замерзания морской воды в Балтике близка к нулю.

Источник: http://edelweiss-dolina.ru/2019/06/zamerzanie-vody-pri-temperature/

Дополнительные приемы и хитрости

На завершающем этапе подготовки водоема к зиме в него опускают несколько поленьев или резиновых мячей. Это нужно для того, чтобы лед не повредил стенки пруда.

Во время сильных морозов водоем поверх льда укрывают соломой, досками или мешковиной. Но если в нем зимуют рыбы, то нельзя надолго оставлять такое укрытие, поскольку живые организмы не могут находиться без света длительное время. По этой же причине нужно регулярно чистить поверхность водоема от снега и контролировать наличие прорубей.

Если осенью грамотно провести все мероприятия по подготовке пруда к зимовке, то зиму он переживет без особых хлопот и потерь. А в следующем году вновь порадует вас своим живописным видом.

Источник: http://ogorod.ru/ru/yard/ponds/2619/Kak-podgotovit-vodoem-k-zime-pravila-uspeshnoj-zimovki-dachnogo-pruda.htm

Простое решение

Хотя летом за декоративным прудом нужен постоянный уход, зимой он не требует сложного обслуживания. Самое правильное решение здесь: слив воды и консервация до весны. Откачка воды в первую очередь убережет конструкцию бассейна от повреждений расширяющимся льдом. Вододвижительное оборудование (фонтаны, ручейки, водопады) демонтируют или надежно консервируют. Также обычно демонтируют или надежно укрывают все декоративные элементы.

Прибрежную подсветку чаще всего оставляют, обычно она имеет влагозащищенное исполнение и достаточно морозоустойчива, а освещение в зимнем саду всегда кстати.

Источник: http://umeltsi.ru/hitrochi/5913-dachnyy-prud-kak-uhazhivat-zimoy.html