私はミズーリ州オファロンにいます。今日は外気温が-15°C（5°F）です。0°Cで水が凍ると教えられました。 （32°F）水が氷に変わっていない可能性があるのは正確に0°C（32°F）であるかどうかは理解できましたが、水面下15°C（27°F）になるにはどうすればよいですか？それでも液体の水ですか？風の影響で水はまだ動いていますが、凍結する予定はないと思います。どうすればいいの？
凍結しない理由は複数ある可能性があるため、私の質問は広すぎるかもしれませんが、私にはわかりません。正確な位置と温度を指定して、絞り込みを試みました。裏庭の池です。 Googleで見たところ、結晶化率と関係があるのではないでしょうか。よろしくお願いします。
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水は0°C（32°F）で溶けますが凍結はより複雑な問題です。水は0°Cで凍結する能力を獲得すると言っても過言ではありませんが、実際に凍結する前にはるかに冷たくなる可能性があり、結果として過冷却水になります。適切な氷晶核が導入されると、状態は急速に固化する可能性があります。たとえば、対流雲では、-40°Cという低い温度で液体の水が観測されます。ただし、池の水は過冷却されていません。
空気は5°Fだと言いますが、水の温度はどのくらいですか（おそらく0°C以上）？最終的には水が氷が形成されるには、氷点下である必要があります。裏庭の池の深さはどれくらいですか？水は空気と比較してはるかに優れた保温能力を持ち、水の量が多いほど、より多くの貯水池があります。凍結自体は発熱プロセスであり、氷の形成は周囲の水を加熱します。池はおそらく純粋な水ではなく、地面から拾ったイオン（塩など）でいっぱいであるため、水の融点が下がります。これらの影響はすべて、池の水が実際に凍結するのをより困難にし、あなたが見ているものを説明する可能性があります。
これらの影響のうち、水の熱容量と池の下の地面の温度おそらく主な貢献者です。池の下には地面があり、それも貯水池です。B気温ははるかに低いですが、どちらもおそらく水の融点よりも暖かいです。流体が上から冷却されると、冷たい流体は下に向かって沈みます。液体を下から温めると、温かい液体が上昇します。対流を開始するために発生する必要があるのはこれらの1つだけですが、池の下の地面は池よりも暖かく、暖かい地面と冷たい空気の両方が池の対流を促進する可能性があります。これは、池が十分に混合されていることを意味し、システムから十分なエネルギーを抽出してすべての水を冷却し、池の下の地面を冷却して氷が表面に形成される機会を与える必要があります。これを達成するには、継続的な氷点下の気温の時間（日/週のオーダー）がかかります。大きな湖よりも池を凍らせるのははるかに簡単ですが、それでも一晩のプロセスではありません。
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- 数フィートです。私はこの紀元前を受け入れました。あなたが答えにもたらす可能性がいくつあるかが好きです。
- -1（できれば）、この答えはストローで把握しているようです。池は確かに過冷却されることはありません。水中の塩分が氷点下の温度を5 ° F未満にすることはありません。風はエネルギーをほとんど加えないので、’言及する価値はありません。
- 今できることは、ストローをつかむことだけですが、池が凍っていないという事実は残っています。 ‘ケーシーが行ってサンプルを取得するとは思いませんか？
- 実際、これの主な原因は熱容量と地温です。もちろん、日中は太陽光からのエネルギーも寄与します。その池が5Fに1日か2日置かれると、その表面はほぼ確実に凍結します（ただし、氷がそれほど長く冷たくなければ、氷はそれほど厚くはならないでしょう。’）’気温がこのように冷える前日は季節外れに高かったので、地面と水はまだかなり暖かかっていました。
- 風はできますまた、攪拌によって形成される”皮膚”を破壊することにより、固体としての凍結をしばらく防ぎます。アイスクリームメーカーのことを考えてみてください。最終的には液体が凍結しますが、動きによって氷の結晶があまり成長しないため、材料の凝固点をはるかに下回る可能性があります。冷凍の周りに少し浮かんでいる可能性がありますが、これらは他の方法による破壊の影響を受けやすくなります。
回答
水はかなり奇妙な物質です。ほとんどの物質では、固相は液相よりも密度が高くなっています。これは水には当てはまりません。氷は液体の水よりも密度が低くなります。この効果の副作用は、凝固点に非常に近い液体の水は、わずかに暖かい水よりも密度が低いことです。その非常に冷たい水は沈みます。
液体の真水は、4°C（40°F）の温度で最大密度を達成します。これは、水域全体が4°Cに冷却されるまで、池や湖が凍結できないことを意味します。そうして初めて、水の上面が4°C未満に冷却され、最終的に凍結することができます。
凍結を開始する前に水自体を4°Cに冷却する必要があることに加えて、水-池の下の飽和した地面も冷却する必要があります。それまでは、その暖かい地面が池に熱を伝達し、池が凍らないようにします。
水域が最初に凍り始めるまでにかかる時間は、いくつかのパラメーターによって異なります。これらには、水域のサイズと深さ、水域の下の地面の性質、寒い天候に至るまでの天候、および風が含まれます。質問には池の深さは記載されていませんが、ミズーリ州オファロンでは約24時間氷点下であり、それ以前は気温はかなり穏やかでした。その24時間の氷点下の天気は小さな水たまりを凍らせるのに十分な時間ですが、確かに湖ではなく、おそらく池でさえありません。
質問には、風が強いことも記載されています。水域が凍結するには、4°Cの水温躍層の上に冷たい水層が必要です。風は水をよく混ぜておくように働きます。
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- ありがとうございます。 2つ受け入れることができれば、この答えを受け入れます！
- +1これが正解です。最初の2つの段落で説明されているプロセスは、対流と呼ばれます。
- 確かに、凝固点に近い水は密度が低いため、 上に上昇しますか（他の効果がない場合）？
- “凝固点に非常に近い液体の水は、わずかに暖かいよりも密度が低くなります。水。その非常に冷たい水は沈みます。”上記のように、冷たい水（< 4C）は沈みません。これにより、下の暖かい水が風の冷却効果から隔離されます。
- @VinceO ‘サリバン-必ずしもそうとは限りません。 ‘北部の湖では、秋のターンオーバーと呼ばれる現象があります。湖が全体を通してほぼ均一な4℃の温度に冷えると、風によって湖全体が混ざり合う可能性があります。これは池なので、風が強く持続しない限り、売上高はそれほど高くはありません’。最近O ‘フォールオンMOを吹き抜けた寒冷前線は、土曜日の正午（気温が最初に氷点下に下がったとき）から日曜日の午後4時まで、北西から強い持続風をもたらしました。
回答
対流による （温水が上昇する間、冷水は沈みます）、表面が凍結する前に、池全体を氷点近くの温度にする必要があります。 池の上部だけが冷気と接触しているため、これには長い時間がかかります。
さらに、地面（対流によって冷却されない）冷えるのにさらに時間がかかります。つまり、地面が池の底を暖めます。その温水が上に上がり、凍結プロセスが長くなります。
物が凍結するまでには時間がかかります。上記の条件により、池はゆっくりと凍結しますが、空気が氷点下に永遠に留まると、最終的には池全体が凍結します（最上層から始まり、上が氷に変わると、下に向かって進みます）。 氷は水よりも密度が低いため、沈むことはありません）。
これが、北にミネソタに旅行する場合の理由です。氷上での釣りが一般的である場合、湖が安全に歩いたり運転したりできるようになるまで、数週間は氷点下になる必要があると言われます。（ほとんど）
回答
池の水は地面と接触しており、たとえ氷点下になっても地面は氷点下に近くありません。気温は氷点下27°です。
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- この辺りにはたくさんの科学が投げかけられていますが、簡単な答えは地面もまだあるということです。暖かい。地面が池の底を越えて凍っている場合、それから私たちはその過冷却された氷の核の専門用語のすべてに入ることができます。
- @ BlueRaja-DannyPflughoeft、あなた’完全に正しいです。答えはできるだけ簡単にしました。
答え
これは、空気の冷暖房が速いためである可能性があります。水より。空気の比熱は水よりも低くなっています。水が凍るまで少し時間がかかる場合があります。
回答
まだ誰も魚について言及していません。池に魚や他の動物がいますか？それらは少量の温暖化を提供するだけでなく、それらの動きは氷の形成を防ぐのに役立ちます。
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- はい、魚が含まれています！ 🙂
回答
問題を理解するために考慮する必要のある変数は、池の深さです。あなたの池とは対照的に、周りの浅い水たまりは凍っていたに違いありません。
水は4°Cで密度が高いので、表面を凍らせるには池全体を4°Cに冷却する必要があります。 、表面の水が4°Cに冷えると、沈んで下から暖かい水に置き換わります。次に、その水が4°Cに冷えると、再び沈んで暖かい水に置き換わります。 。池全体が4°Cになると、表面の水はその温度より下に冷却され、下の水よりも軽いため、表面に留まり、凍結するまで冷却を続けて層を生成できます。
「驚くべき答えのある科学の質問」のこの質問の次の図は、暖かい池の温度成層の違いを示しています。 （夏の姿）、 1つは、表面の氷の地殻の形成を開始するのに十分な寒さです（冬の図）。
水域全体を冷却するのに必要な時間は、深さに比例します。浅い水域はより簡単に凍結し、深い水域は凍結した地殻の生成を開始するために氷点下の温度よりも長い期間を必要とします。
回答
ケーシーからの受け入れられた回答に加えて、温度計は
スティーブンソンスクリーン。
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- 地面が水を温めている場合、凝縮は水から上昇しています。池から温度を読み取り、質問に追加してください。
回答
純水は0°C（32°F）で凍結し、ほとんどの場合、池やその他の開放水域で純水が見つかることはめったにありません。不純物が水に混入すると、凝固点が下がります。
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- 池は淡水域です。塩水は約-2℃で凍結するため、淡水ではその影響は無視できます。
回答
池やその他の水域が凍結するのにかかるかどうか、またどのくらいの時間がかかるかは、いくつかの要因によって異なります。気圧、TDS（総溶解固形物、または塩）、水自体の動き、および周囲の環境の温度。
気圧-主に高度の関数であり、空気の圧力が圧力に影響します。水の、より高い圧力の下での水は凍結するためにより低い温度を必要とします。 https://physics.stackexchange.com/questions/60170/freezing-point-of-water-with-respect-to-pressure
TDS-総溶解固形物、主に塩やその他のイオンが凝固点を下げます特定の化学物質と溶解濃度に応じて、ある点までの水の量。淡水池では、これが1度または2度を超える差を意味する可能性はほとんどありません。 https://www.troublefreepool.com/threads/17456-Quantifying-TDS-constituents-affect-on-freezing-point-of-H20
水の動き。水を動かすと、氷の結晶の形成が阻害され、凍結が遅れる傾向があります。 https://www.physicsforums.com/threads/temperature-needed-to-freeze-moving-water.515414/
周囲の環境の温度。一般に、池や湖などの屋外の水では、水域の下の地面は年間平均気温に近いままです。池の上の空気は、これらすべての要因を克服するために池から十分な熱を取り除く必要があります。
水には、凍結すると密度が低下するという独特の（？）特性もあります。これは、形成される氷が、最初は水が暖かくなりがちな表面に形成されることを意味します。池の液体部分では、対流によって池の下の地球から地表に熱が伝わり、氷の形成が遅れます。底部まで下がる冷水は、圧力が高くなり、凝固点が低くなるため、表面の凝固点に到達しても、暖かい地球に向かって下がるときに凍結することはありません。
これらすべての正味の効果は、氷が形成される前に、水域全体が氷点に到達する必要があるということです。池/湖が深くなるほど、時間がかかり、十分な深さの水域が通常の地球の条件下で完全に凍結することはありません。氷の層が表面に形成されると、その下の水を断熱するように作用し、空気が除去できる熱量を減らしますが、池の底には氷が形成されないため、地球から熱を受け取り続けます。そのため、池が十分に深く、冬が十分に短い場合、池が完全に凍結することはありません。
回答
池の水は氷点下まで下がります。水の熱が周囲に伝わるまでには時間がかかります。水面下の地面も氷点下ではない可能性が高いので、同時に水に熱を伝わります。問題の時間の温度履歴を見ると、周囲のすべての日の高温は氷点下を超えており、平均気温も氷点下に近いか、それよりも高かった。 。とにかく、大量の水がその温度に近いと、環境にそれほど多くの熱を失うのに1日以上かかります。
さまざまなサイズのボトル入り飲料水を入手して、その方法を確認する独自の実験を行うことができます。同じ条件でそれぞれが凍結するのに長い時間がかかります。水の状態を液体から固体に変えるには、さらに多くのエネルギー損失が必要です。水の温度を変えるには4200J /リットル/℃、1リットルの水を結晶化するには333,000J。したがって、池を完全に凍らせるには、周囲の温度を摂氏80度近く下げるのと同じ量のエネルギーを吸収する必要があります。
回答
気温は5度です。水温はそうではありません。同じ理由で、スープやコーヒーのカップは、室温に冷える前にしばらくの間、室温よりも高温のままです。そのボウルまたはカップを湖のサイズに拡大します。
回答
コンポストパイルがどれだけ熱くなるか考えてみてください（火がつくのに十分な高温）これは基本的に、夏の腐敗物がメタン消化装置のように分解するため、池の底で長期間にわたって起こっていることです。
また、上部の縁の周りに形成される氷（および雪）は断熱材として機能し、氷が浮くため、冷却に関して負のフィードバックサイクルが発生します。そのため、多くの湖は上部で凍結しますが、下部では液体のままです。氷の層（生物の熱生成に加えて）。
earthscience.stackexchange.com/questions/4358/ …