Is – fruset vatten: definition, bildning, egenskaper och fryspunkt 0 °C
Upptäck is — fruset vatten: definition, bildning, egenskaper och fryspunkt 0 °C. Fakta, praktiska tips och vetenskapliga förklaringar i lättläst form.
Is är det vanliga namnet på fruset vatten. Andra vätskor, till exempel ammoniak, metan eller mjölk, kan också bli "is" när de fryser, men de kallas ofta mer specifikt, till exempel "mjölkis" i stället för bara "is". Flytande vatten blir fast is när det kyls under sin fryspunkt. Fryspunkten för rent vatten är 0° Celsius (32° Fahrenheit eller 273,15 kelvin).
Hur is bildas
Is bildas när vattenmolekylerna förlorar värmeenergi och ordnar sig i ett regelbundet kristallgitter. I vanliga atmosfäriska förhållanden bildas den vanligt förekommande formen, hexagonalt is kallad Ice Ih. I hemmet tillverkas is ofta i en kylskåp eller frys: vatten hälls i en form eller behållare av koppar eller plast och lämnas tills det fryser. Eftersom metaller är goda värmeledare kan en metallbehållare göra att vattnet förlorar värme snabbare än i en vanlig isbricka av plast, och på så sätt fryser snabbare.
Egenskaper hos is
- Kristallstruktur: Den vanligaste formen nära jordens yta är hexagonal (Ice Ih). Under högt tryck kan vatten bilda flera andra isfaser med olika kristallstrukturer.
- Olika densitet: Is är mindre tät än flytande vatten, därför flyter den. Detta beror på att molekylerna i is upprätthåller ett öppnare gitter än i vätskan.
- Genomskinlighet och färg: Ren is är genomskinlig. Tjockt is kan se blåaktigt ut eftersom is absorberar rött ljus svagare än blått. Inneslutna luftbubblor eller smuts gör is vit eller ogenomskinlig.
- Termiska egenskaper: Is har låg värmekapacitet och leder värme bättre än luft men sämre än metaller. Smältning kräver energi (smältvärme), vilket gör att is kan hålla kvar kyla när den smälter.
- Ytegenskaper: Fryst vatten kan vara mycket hal eftersom ett tunt flytande skikt ofta bildas på ytan vid tryck eller lätt uppvärmning.
Fryspunkt och påverkan av lösta ämnen
Ren vattenfrysning sker vid 0° C, men lösta ämnen som salt sänker fryspunkten (fryspunktssänkning). Till exempel fryser havsvatten vid ungefär −1,8° C beroende på salthalten. Processen där vatten förblir flytande under 0° C utan att bilda iskristaller kallas överkylning (supercooling). Dessutom kan tryck och föroreningar påverka när och hur snabbt is bildas.
Olika typer av is i naturen
Det finns många former av is i naturen:
- Snö och snötäcken — lösa kristaller som samlas på marken.
- Havsis — bildas på ytan av saltvatten och påverkar klimat och havsströmmar.
- Glaciärer och inlandsisar — stora ismassor som rör sig långsamt över land.
- Frost och rimfrost — tunna iskristaller som bildas vid mark- eller ytor på kalla morgnar.
Användning och betydelse
Is används i vardagen för kyla och konservering av mat, i medicin för skållskador eller svullnader, och i sporter som skridskoåkning och ishockey. I naturen påverkar is klimatet genom att reflektera solstrålning (hög albedo) och genom att reglera havsvattnets temperatur och cirkulation. Is i polarområden är viktig för djurlivet och för människors försörjning i arktiska regioner.
Säkerhet och risker
Is på vägar och gångbanor kan vara hal och orsaka fall och trafikolyckor. Is på sjöar kan vara tunn och osäker att gå ut på — tjocklek och kvalitet varierar beroende på temperatur, ström och snötäcke. Var försiktig och kontrollera lokala rekommendationer innan du beträder isar.
Intressanta fenomen
Regelation är ett fenomen där is kan smälta under tryck och återfrysa när trycket släpps — detta förklarar bland annat varför snöpackningar kan omformas och varför vissa skridskonytor blir halare vid press. Is kan också visa vackra kristallformer i snöflingor, där varje flinga i princip är unik beroende på de förhållanden den bildats under.
Sammanfattningsvis är is fruset vatten med många former och viktiga egenskaper som påverkar både vardagliga användningar och stora naturprocesser.
Is i en korg
Kristaller av is på glas
Hur is bildas
Till skillnad från andra vätskor expanderar vatten när det fryser och blir till is. Is flyter därför på vatten eftersom isen har lägre densitet än vatten. Detta är mycket ovanligt - så gott som alla andra vätskor blir tätare när de kyls ned. Flytande vatten expanderar med ungefär 9 % när det blir is - det tar mer plats. Detta beror på att vattenmolekylerna faktiskt står längre ifrån varandra i stället för att ligga närmare varandra. Molekylerna i en iskristall är ordnade på ett sätt som gör den mindre tät än flytande vatten.Om vatten i rörledningar fryser kan vattenledningen brista. Vatten i glasflaskor kan få dem att explodera när det fryser. Vatten som fryser i sprickor i stenar kan expandera tillräckligt för att splittra hårda stenar; detta är en viktig geologisk vittringsprocess som kan slita ner berg och göra sten till jord.
När material kyls ner vibrerar deras molekyler mindre och pressas ihop. När de flesta material når en temperatur som kallas fryspunkten bildar molekylerna ett kristallint fast material - även om vissa material (som glas och tjära) inte kristalliseras alls utan bildar superstyva vätskor som verkar vara fasta. Det är bara helium som inte fryser; alla andra ämnen fryser om de är tillräckligt kalla, men vätskor som matolja, frostskyddsmedel, bensin (bensin), kväve osv. fryser vid temperaturer som de flesta människor inte upplever.
Saltvatten
Saltvatten behöver en lägre temperatur för att frysa än rent vatten. Den is som uppstår innehåller mycket mindre salt än det saltvatten som den kom ifrån. Detta faktum har ibland utnyttjats för avsaltning. Salt is är inte lika stark som fruset rent vatten. På samma sätt smälter salt på isen om det inte är för kallt: saltet äter sig successivt in i isen och bildar saltlösning som inte fryser vid den temperaturen.
Geografiska platser för is
Eftersom is flyter bildar även stora vattenmassor som fryser, som vissa hav, endast is på ytan. De flesta sjöar fryser aldrig till botten. Till och med de kallaste haven, som Arktiska oceanen, fryser bara på toppen och lämnar flytande hav cirkulerande under ytan. På grund av detta kan jordens oceaner omfördela värme och jordens klimat har mindre extrema värme- och köldperioder än vad det annars skulle ha gjort. Om isen skulle sjunka i stället för att flyta skulle oceanerna fyllas med is från botten, förbli fasta och endast en del av toppen skulle tina. Ett fast hav skulle inte cirkulera värme. Men eftersom isen flyter på ytan kan vattnet under den fortsätta att cirkulera och isen på ytan förblir exponerad och smälter lätt när temperaturen stiger.Stora ismassor på land kallas glaciärer. Antarktis har den största delen av världens is.
Istider
Klimatförändringar sker hela tiden. När det är mycket kallt kallas det för en istid. Under istider är mycket stora områden på jorden täckta av is, snö och glaciärer. Orsakerna till istider är komplexa eller svåra att förstå. Den globala uppvärmningen påverkar för närvarande jordens isresurser och orsakerna till detta är också mycket komplexa.
Torris
Det finns också "torris", som är frusen koldioxid. Torris som utsätts för normal luft avger koldioxid som är lukt- och färglös. Gasen är så kall att den, när den blandas med luft, kyler ner vattenångan i luften till dimma, som ser ut som en tjock vit rök. Den används ofta på teatern för att skapa falsk dimma eller rök.
Torris när den läggs i vatten
Frågor och svar
F: Vad är is?
S: Is är det vanliga namnet på fruset vatten.
F: Kan andra vätskor kallas för is?
S: Ja, andra vätskor som ammoniak eller metan eller mjölk kan kallas is när de fryser, men de kallas vanligtvis vid sina specifika namn som "mjölksis".
F: När förvandlas flytande vatten till fast is?
S: Flytande vatten blir till fast is när det är mycket kallt och dess temperatur når fryspunkten 0°C.
F: Hur gör man is hemma?
S: Is tillverkas vanligen i kylskåp eller frys hemma. Om man lägger vatten i frysen och låter det stå ett tag blir vattnet mycket kallt och fryser till is.
F: Påverkar behållarens material hur lång tid det tar för vatten att frysa till is?
S: Ja, vatten kan placeras i en behållare av koppar (eller annan metall) så att det fryser till is snabbare. Metaller är bra värmeledare, så vattnet kan frysa snabbare än i en isbricka av plast.
F: Vad är fryspunkten för vatten?
S: Fryspunkten för vatten är 0°C (32°F eller 273K).
F: Varför har vissa vätskor olika namn när de fryser?
S: Vissa vätskor har olika namn när de fryser, som "mjölkis", eftersom de vanligtvis blandas med andra ingredienser som påverkar deras egenskaper när de fryser.
Sök