Дистиллированная вода — это вода, которая была прошла через процесс дистилляции, то есть очистки от различных примесей и минералов. В обычной воде содержится большое количество минеральных солей, которые способны снизить точку замерзания воды. Например, обычная вода, содержащая 1% натрия хлорида (кухонную соль), замерзает при температуре в -1,9°C, а вода, содержащая 24,7% этой соли, уже при температуре в -21,1°C.
Точка замерзания чистой воды несколько выше и составляет примерно 0°C. Однако, если в чистую воду добавить даже малое количество сухих льдов - твёрдого диоксида углерода (СО2) при -78,5°C - то чистая, дистиллированная вода замерзнет очень быстро, еще быстрее, чем обычная вода с солью. Это происходит потому, что сухой лед очень хорошо отводит тепло, и за считанные секунды охлаждает воду до температуры замерзания. Однако, в обычной жизненной среде мы редко сталкиваемся с сухим льдом, поэтому можно считать, что вода замерзает около 0°C.
Вода, прошедшая дистилляционную очистку, очень чиста и содержит минимум солей и примесей. Это значит, что точка замерзания такой воды должна быть близка к чистой, как мы уже установили, примерно 0°C. Но, как вы заметили, дистиллированная вода не замерзает даже при очень низких температурах. Почему же так происходит?
Как оказалось, причина в том, что в дистиллированной воде нет примесей или других веществ, которые обычно становятся центром замерзания воды. В простой воде замерзание начинается с того, что кристаллы льда образуются вокруг каких-то частиц, которые выступают в роли затвердевающего центра. В дистиллированном же воде таких частиц нет, из-за чего образование льда затруднено.
Вторая причина — это то, что дистиллированная вода может содержать газы, такие как кислород и диоксид углерода. Эти газы могут помешать кристаллизации воды и остановить замерзание. Поскольку дистиллированная вода очищена от многих минералов, ее молекулы легче могут связываться с молекулами газов и поглощать их, что затрудняет образование кристаллов льда.
Также стоит учесть, что дистилляция — это процесс, который может изменять структуру воды. В процессе очистки от других веществ, вода может приобретать молекулярную структуру, котораязатрудняет замерзание. Например, некоторые исследования показывают, что дистиллированная вода может образовывать кластеры молекул, которые имеют более устойчивую структуру, чем кластеры в обычной воде. Это может способствовать тому, что дистиллированная вода не замерзает при обычных температурах.
Кроме того, следует учитывать, что дистиллированная вода может включать в себя эффект гидрофобности. Это значит, что молекулы воды могут образовывать структуры, которые отталкивают воду и не позволяют ей связываться вместе, образуя ледяные кристаллы. Этот эффект может происходить при очень низких температурах, когда молекулы воды связывают друг с другом слишком плохо, чтобы образовывать ледяные кристаллы.
Таким образом, можно сделать вывод, что дистиллированная вода не замерзает из-за отсутствия примесей и других веществ, которые могут становиться центром замерзания воды. Кроме того, дистилляция может изменять молекулярную структуру воды, что может приводить к более устойчивой структуре, затрудняющей замерзание. И наконец, молекулы воды в дистиллированной воде могут образовывать структуры, которые отталкивают друг друга, не позволяя образовываться ледяным кристаллам.
Однако, стоит отметить, что это не значит, что дистиллированная вода не может замерзать вообще. Она, как и любая другая вода, замерзнет при достаточно низких температурах, но точка замерзания будет ближе к 0°C, а замерзание может быть затруднено из-за особенностей ее молекулярной структуры.