Холодильные установки

Обычная свободная вода при переохлаждении находится по температуре не в своем фазовом состоянии и потому термодинамически недостаточно устойчива. Такая вода легко теряет переохлаждение, особенно при контакте с ледяной или изоморфной льду затравкой кристаллизации. Активность твердой затравки зависит от ее структуры, размера и формы, а также от свойств вещества, в частности от степени гидрофильности. В общем случае толчком для нарушения переохлаждения воды могут служить различные твердые, жидкие и газообразные примеси и даже сотрясение неподвижной воды.
Наблюдения, проведенные при исследовании обычного оросительного льдогенератора, показывают, что на 1—1,5° С кратковременно переохлаждается и движущаяся свободная вода. При этом в случае нарушения переохлаждения кристаллизация может начинаться не на охлаждающей поверхности, а в месте нарушения переохлаждения.
Переохлажденное состояние обычной свободной воды устойчиво только относительно, и поэтому даже малые воздействия на него приводят к началу термодинамически естественного при температуре ниже 0° С процесса объединения свободных молекул в кристаллическую решетку льда.
При небольшом количестве примесей наблюдается такая ориентация части молекул воды, при которой концы образовавшихся цепочек дополнительных молекул остаются свободными, что является одной из причин нарушения состояния переохлаждения примесями-затравками. В случае достаточно большого количества в той или иной степени гидратирующих примесей или в капиллярах переохлаждаемость воды повышается и нарушение переохлаждения затрудняется по причине сильной ориентации и замкнутой связанности большинства молекул воды. При этом снижение температуры начала кристаллизации воды может служить критерием степени связанности ее.
По закону Рауля для малоконцентрированных водных растворов всех слабых электролитов и особенно неэлектролитов при растворении 1 моля вещества происходит снижение температуры замерзания на 1,86° G ниже (F. Снижение температуры замерзания водных растворов сильных электролитов различно и определяется посредством фазовых диаграмм или таблиц для растворов.
По Чижову, при переохлаждении образца свободной воды в сосуде обычно сначала достигается характерная для образца метастабильная температура а потом предельная лабильная (неустойчивая) температура t", при которой начинается кристаллизация.
При этом связанная вода находится в термодинамическом равновесии с соприкасающимися структурами.
Упругость пара переохлажденной связанной воды в отличие от свободной воды близка к упругости пара льда и, находясь с ним практически в равновесии, обеспечивает жидкое состояние воды. Однако при очень сильном и длительном переохлаждении даже прочно связанная вода может превратиться в лед или затвердеть в аморфном виде.
Состояние покоя способствует переохлаждению свободной и связанной воды. Но и движущаяся в капилляре за пределами неподвижного молекулярного подслоя частично ориентированная вода может быть переохлаждена.