Хотя дистиллированная вода широко применяется в разных областях хозяйствования, далеко не все понимают, почему используют именно ее. Также, думаю, не всем известно, при какой температуре замерзает дистиллированная вода, и как это качество отражается на способе ее использования. Предлагаю разобраться, чем дистиллированная вода отличается от обычной, как ведет себя при охлаждении, и каковы ее сферы применения.
О структуре воды и процессе ее замерзания
Водой (H2О) называют жидкое, в нормальных условиях, неорганическое соединение, способное пребывать в твердом или газообразном состоянии, если условия изменяются. Она известна своей специфичной структурой. Из-за особого угла присоединения атомов водорода к атому кислорода она остается жидкой, тогда как аналогичные водородные соединения других элементов в нормальных условиях находятся в газообразном состоянии (например, H2S).
В жидкости молекулы находятся в постоянном движении, так как водородные связи между ними остаются слабыми. Во время нагревания молекулы получают много энергии извне, начинают двигаться активнее, и, в определенный момент, жидкость начинает превращаться в газ. Такое явление, когда связи окончательно теряются, называется кипением.
При понижении температуры связи укрепляются, и образуется кристаллическая структура. Интересно, что процесс кристаллизации начинается на присутствующих в жидкости неоднородностях; это могут быть пузырьки воздуха, примеси, частички пыли и даже неровности на стенках сосуда. Чем больше таких центров кристаллизации, тем быстрее идет процесс.
Что такое дистиллированная вода и как она себя ведет при охлаждении
Для многих технологических процессов обычная вода, из-за примесей, не подходит. Ее использование запускает коррозию металлических поверхностей, в перспективе приводит к поломкам. Поэтому воду предварительно очищают от примесей (в том числе и растворенных минеральных солей) при помощи дистиллятора.
Аппарат основан на принципе тепловой перегонки жидкости, которую сначала кипятят; пар собирают и охлаждают, получая на выходе дистиллированную воду. На производстве используют промышленные и лабораторные дистилляторы, но агрегат можно собрать и в домашних условиях.
Дистиллированная вода (ДВ) не имеет вкуса, цвета и запаха. В принципе, она безвредна и пригодна для питья, но переходить на нее не стоит: являясь деминерализованной, она перестает служить источником кальция и магния, нужных для работы человеческого организма.
Из-за своей чистоты ДВ приобретает непривычные физические свойства. Считается, что обычная «уличная» вода начинает замерзать при 0 ℃. В целом, это справедливо, хотя на практике наблюдается некоторый разброс: моря замерзают при различных температурах чуть ниже нуля, а точное значение зависит от уровня солености того или иного водоема.
Если же подвергать охлаждению очень чистую ДВ, то процесс кристаллизации начнется позже. Ответ на вопрос, при скольких градусах замерзает дистиллированная вода, для многих будет неожиданным: для замерзания необходимы -42 ℃.
Такое поведение жидкости (переохлаждение с сохранением жидкого состояния) понятно: в ней отсутствуют примеси, которые обычно становятся центрами кристаллизации. Чем меньше примесей, дефектов сосуда и даже сотрясений, тем сильнее можно переохладить жидкость. Рекордное переохлаждение составляет порядка -60 ℃.
Интересно, что, если бросить в такую переохлажденную воду немного примеси (например, щепотку пыли) или просто взболтать, она мгновенно промерзнет по всему объему длинными кристаллами. Кстати, точка кипения также сдвигается до +110 ℃, и такая вода становится перегретой.
Где востребованы свойства дистиллированной воды
Вопрос, при какой температуре замерзает дистиллированная вода на улице зимой, в первую очередь, актуален для автовладельцев. Так как ДВ замерзает при -42 ℃, она входит в состав антифриза (разбавляет концентрат) и помогает бороться с замерзанием и повреждением систем автомобильного двигателя. Кроме того, ДВ используют и для других автомобильных нужд, например:
- Для доливки в аккумулятор (если электролит выкипает). В этом качестве должна использоваться вода, соответствующая ГОСТу. Если примесей будет больше нормы, электроды батареи покроются налетом, что отразится на качестве зарядки.
- Для промывки системы охлаждения (например, при замене антифриза на другую марку).
- В качестве временной или частичной замены зимней «незамерзайки» (омывателя стекол).
Особая чистота и пониженная температура замерзания дистиллированной воды позволяет использовать ее в следующих сферах деятельности.
- Больше всего ДВ используют в химических и биолабораториях: готовят растворы, проводят анализы, а также ополаскивают химическую посуду после мытья в проточной воде.
- В медицине, а также в косметической и пищевой промышленности, с помощью очищенной воды создают и разбавляют различные препараты.
- Разбавляют концентраты различных жидкостей и некоторых составов (например, концентраты водорастворимых красок).
- Для бытовых нужд: в отопительных системах, в паровых утюгах, увлажнителях воздуха, парогенераторах. Если пользоваться обычной водой, образуется накипь, которая не дает прибору функционировать нормально.
- Дистиллированную воду используют и в других процессах, например, при цветной фотопечати или для полива/опрыскивания комнатных растений.
О замерзании дистиллированной воды в следующем видео:
Коротко о главном
Во время охлаждения связи между молекулами обычной воды усиливаются, что приводит к образованию льда при нулевой температуре. Особая чистота дистиллированной воды делает возможным ее переохлаждение до температуры, намного более низкой. Измененные физические свойства очищенной жидкости расширяют возможности ее использования: в лабораториях и в быту, а также для обслуживания автомобилей (например, разбавляют концентрат антифриза и стеклоочистителя).
Напишите в комментариях, как думаете – приобрести дистиллированную воду в магазине (аптеке, рынке) или приготовить ее самостоятельно, чтобы быть уверенным в качестве очистки?
