На какой глубине (считая от уровня дна) вода в реках не замерзает зимой даже при сильном морозе?

Этапы замерзания

Очень интересно наблюдать, как замерзает морская вода. Она не покрывается сразу равномерной ледяной коркой, как пресная. Когда часть ее превращается в лед (а он пресный), остальной объем становится еще более соленым, и для его замерзания требуется еще более крепкий мороз.

Виды льда

По мере охлаждения в море образуется лед разных видов:

• снежура;
• шуга;
• иглы;
• сало;
• нилас.

Если море еще не замерзло, но очень близко к этому, и в это время выпадает снег, он при соприкосновении с поверхностью не тает, а пропитывается водой и образует вязкую кашеобразную массу, которая называется снежурой. Смерзаясь, эта каша превращается в шугу, которая очень опасна для кораблей, попавших в шторм. Из-за нее палуба мгновенно покрывается ледяной коркой.

Когда столбик термометра достигает нужной для замерзания отметки, в море начинают образовываться ледяные иглы – кристаллы в форме очень тонких шестигранных призм. Собрав их сачком, смыв с них соль и растопив, вы обнаружите, что они пресные.

Когда еще больше холодает, сало начинает смерзаться и образует ледяную корку, такую же прозрачную и хрупкую, как стекло. Такой лед называют нилас, или склянка. Он соленый, хотя и образован из пресных игл. Дело в том, что во время смерзания иглы захватывают мельчайшие капли окружающей соленой воды.

Только в морях наблюдается такое явление, как плавучие льды. Возникает оно потому, что вода здесь быстрее остывает у берегов. Образующийся там лед примерзает к береговой кромке, почему и получил название припай. По мере усиления морозов во время тихой погоды он быстро захватывает новые территории, достигая порой десятков километров в ширину. Но стоит подняться сильному ветру – и припай начинает разламываться на куски различной величины. Эти льдины, часто огромных размеров (ледяные поля), разносятся ветром и течением по всему морю, создавая проблемы судам.

Пассивные методы утепления водопроводной трубы

Принимать меры, чтобы в частном доме не замерзла вода в трубе под землей, необходимо на стадии строительства здания (прокладки коммуникаций). Для этого применяют пассивные, то есть без использования энергетических источников, способы защиты трубопровода. К ним относятся:

1. устройство траншеи для внешней магистрали ниже глубины промерзания на 15…20%;
2. отсыпка траншеи и засыпка трубы щебнем, керамзитом или другим материалом, обеспечивающими быстрый сток просочившейся с поверхности воды;
3. использование толстостенных трубопроводов большого диаметра, создание уклона в сторону колодца или скважины;
4. организация теплоизолирующего слоя вокруг трубопровода и мест его соединения с внутридомовыми коммуникациями;
5. стыковка магистрали с водопроводом и/или канализацией внутри дома легкосъемными элементами – это позволит быстро проверить трубопровод на наличие ледяных пробок и устранить их.

Важно: при создании индивидуальной ветки от магистрали или прокладки водопровода от скважины или колодца к дому стоит отдать предпочтение полипропиленовым, а не металлическим трубам. Это позволит снизить риск разрыва и понизить температуру замерзания жидкости.

Материалы для теплоизоляции водопроводных и канализационных труб

Основные требования к теплоизолирующим материалам для пассивной защиты труб:

• минимальный коэффициент теплопередачи;
• максимальная сопротивляемость проникновению влаги в изолятор;
• устойчивость к действию окружающей среды, химической и физической (давление, удары);
• долговечность;
• для трубопроводов с горячей водой – способность работать при высоких температурах трубы без потери эксплуатационных свойств.

Таким требованиям отвечают изолирующие короба из пенопласта, вспененного полиуретана, базальтовой ваты с внешним защитным слоем или без. В качестве защитного (и дополнительного теплоизолирующего) слоя используются металлическую фольгу, полимерное покрытие. Применима также стекловата и минеральная вата, однако выпуск этих материалов в виде рулона или матов требует обязательного применения дополнительной обмотки снаружи из рубероида, полиэтилена, стеклоткани. Более детально сравнительные характеристики утепляющих материалов для наружных работ рассмотрены в тематической статье.

Инновацией на строительном рынке считается теплоизолирующая краска (покрытие). Ее наносят с помощью распылителя, толщина слоя регулируется условиями эксплуатации. Особенно удобен этот материал на труднодоступных участках и для восстановления поврежденных фрагментов теплоизоляции.

В случае, когда теплоизоляция выполняется после длительного периода эксплуатации (замерзли трубы на даче, их решено утеплить), применяется тот вариант материала, который допускают условия прокладки трубопровода. Так, для проложенных непосредственно в грунте труб необходимо заглубить и расширить траншею на участке так, чтобы можно было проложить слой утеплителя. Для входящих в дом фрагментов применяются прямые и изогнутые короба из изолирующих материалов.

При отсутствии угловых элементов или несоответствии их диаметра требуемому применяют метод секционной нарезки так, чтобы фрагменты плотно охватывали трубу на изгибе.

Зависимость температуры кипения воды от давления. 100- 374°C / 212- 706°F, 1-222 кгс/см2 = 14-3226 psia

Эффективный способ как отогреть воду в пластиковой трубе

Во многих домах водоснабжение осуществляется по пластиковым трубам. Если вы обнаружили, что зимой ваша труба замёрзла, то следует её хорошенько отогреть.

Для того, чтобы это сделать, вам придётся взять:

1. стальную закалённую проволоку с диаметром в 3 мм;
2. длинный гидроуровень;
3. клизму;
4. 100 литров кипятка;
5. металлическое ведро;
6. кусачки;
7. двужильный провод из меди;
8. обычную вилку для розетки;
9. насос;
10. поливной шланг;
11. трубу с краном на конце;
12. 100 литровую бочку;
13. кипятильник.

Первым делом сделайте проволоку ровной. Приготовьте гидроуровень. Один конец проволоки заверните в петлю. Изолентой соедините петлю к трубке гидроуровня. Головка уровня должна выходить на 1 сантиметр. Возьмите изоленту и соедините проволоку с уровнем на всю длину. Оставшийся конец гидроуровня закрепите к клизме. Теперь проволоку с трубкой засуньте в пластиковую трубу, где замёрзла ваша вода. Двигайте её до момента, когда почувствуете, что упёрлись в лёд. Теперь клизмой вводите кипяток и толкайте проволоку внутрь трубы. Под конец трубопровода поставьте ведро, чтобы лилась холодная вода.

Далее удалите изоляцию с провода из меди. Сделайте несколько витков оголённым проводом на конце. Витки делайте таким образом, чтобы они были плотно друг к другу. Кусачками отрежьте лишнюю часть. Оголите вторую часть провода и намотайте также, как написано выше. В конце концов, у вас выйдет прибор, который называют «бурбулятор».

Теперь снова просовывайте проволоку в замёрзшую трубу до момента, пока почувствуете лёд. Включайте бурбулятор в розетку и протягивайте провод вдоль трубы. Компрессором постепенно откачивайте воду. Это поможет вам отогреть воду в пластиковой трубе.

Мониторим проблемные места и устраняем возможные причины

В нашем случае проблемными местами будут помещения, где температура зимой опускается -7°C, а так же улица.

Первым делом подвал дома. Самым простым способом избежать замерзания труб в подвале, это поднять температуру воздуха в нем. Из самых простых мер, утеплить все окна и двери.

На втором месте уличные краны. С этим немного сложнее, на зиму нужно перекрыть подачу и слить воду из всех труб, которые подходят к уличным кранам. В некоторых случаях, когда нет возможности полностью слить воду из трубы, я отсоединял ее от водопровода и таким образом сливал с нее воду. Но по правилам нужно делать сливной кран в трубе, в самой нижней ее точке  как показано на рисунке ниже.

Ну и основное это главная труба подачи воды на улице. Спасти трубу на улице, можно только утеплив ее.  А об этом думаю, стоит поговорить подробнее:

Утеплитель для труб из полиэтиленовой пены

Самый дешевый и простой способ обезопасить себя от замерзания воды в трубах – это утеплить их специальной трубкой из полиэтиленовой пены. Монтировать его удобно как при монтаже, просто нанизывая на трубу, так и при уже собранной системе водопровода. На улице лучше утеплять трубу в два слоя, используя пену диаметром 25 мм и 32 мм.

Нагревательный кабель

Кабель похожий на тот, что используют в электрических теплых полах. Он автоматически начинает подогревать трубу, по достижении минимальной температуры, которую он получает от датчика температуры . Единственный минус, нужно узнавать у производителя, о возможности монтажа с пластиковыми трубами. И как вы наверное догадались, от обогрева трубы не будет толка без утеплителя.

Как отогреть замерзший водопровод: 4 эффективных способа

Когда температура на улице опустилась ниже нормы, и вы заметили, что водопровод замерз, не спешите покупать новые трубы. Есть проверенные способы, которые помогут вам справиться с этой проблемой.

С помощью горячей воды

Если вы обнаружили или на 100% уверены, что участок вашего водоснабжения замёрз на «открытом» месте, где можно использовать кипяток для обогрева трубы – то используйте кипяток. Перед этим возьмите ветошь и обмотайте трубу вокруг. Она заберёт всю воды и увеличит время взаимодействия кипятка с трубой. Лейте горячую воду до момента, пока лёд полностью не растает. Чтобы ускорить процесс, можете включить кран.

Использовать строительный фен

С помощью горячего воздуха от строительного фена, лёд можно легко растопить. Владельцы таких фенов рекомендуют повесить над обогревающей трубой полиэтиленовую плёнку. Так тепловые потери снизятся в разы, что даст фену работать наиболее эффективно. Можно также пользоваться феном вместе с парогенератором.

Ток

Для этого следует воспользоваться сварочным аппаратом. Чтобы отогреть трубу таким способом, надо один провод (плюс) подключить к одному концу трубы, а второй (минус) — ко второму концу. Буквально за пару минут лёд растает. Принцип работы такого способа схож с кипятильником. Преимуществом использования электрического тока в том, что греется только вода. Провода трансформатора остаются холодными. Это не позволит пластиковой трубе плавиться вместе с водой. Минус способа – нужен трансформатор.

Найти специалистов

Можно не мучиться самостоятельно, а просто вызвать профессионалов. У них в наличии будут специальные средства для отогрева льда. Например, гидродинамическая установка. Она промывает не только водопроводные трубы, но и канализационные трубы. Установка подаёт горячую воду под мощным давлением, от которого лёд постепенно тает. При большом давлении, лёд в трубе исчезает очень быстро.

Какой способ выбрать – решать вам. Учитывайте ваши возможности и способность самостоятельно разморозить трубы без происшествий. А если сомневаетесь, что сможете сделать всё правильно – лучше вызовите специалиста.

История наблюдений и исследований

Парадоксальный эффект люди наблюдали ещё с давних времён, но никто не придавал ему особого значения. Так не состыковки по скорости замерзания холодной и горячей воды отмечал в своих записях Арестотель, а также Рене Декарт и Френсис Бэкон. Необычное явление часто проявлялось в быту.

Долгое время явление никак не изучалось и не вызывало особого интереса среди учёных.

Начало изучения необычного эффекта было положено в 1963 году когда любознательный школьник из Танзании — Эрасто Мпемба, заметил, что горячее молоко для мороженного замерзает быстрее чем холодное. В надежде получить объяснение причин возникновения необычного эффекта, молодой человек задал вопрос своему учителю физики в школе. Однако учитель лишь посмеялся над ним.

Позднее Мпемба повторил эксперимент, однако в своём опыте он использовал уже не молоко, а воду и парадоксальный эффект вновь повторился.

Спустя 6 лет — в 1969 году Мпемба задал этот вопрос профессору физики Деннису Осборну приехавшему в его школу. Профессора заинтересовало наблюдение юноши, в итоге был проведён эксперимент, который подтвердил наличие эффекта, однако причин данного феномена установлено не было.

С тех пор явление называли эффектом Мпембы.

За всю историю научных наблюдений было выдвинуто множество гипотез о причинах возникновения феномена.

Так в 2012 году британским Королевским химическим обществом бы объявлен конкурс гипотез, объясняющих эффект Мпембы. В конкурсе участвовали учёные со всего Мира, всего было зарегистрировано 22 000  научных работ. Не смотря на столь внушительное количество статей, ни одна из них не внесла ясности в парадокс Мпембы.

Наиболее распространённой была версия согласно которой, горячая вода замерзает быстрее, так как она просто быстрее испаряется, её объём становится меньше, и по мере уменьшения объёма, скорость её остывания увеличивается. Самая распространённая версия в итоге была опровергнута так как был проведён эксперимент, в котором было исключено испарение, а эффект тем не менее подтверждался. Другие учёные считали, что причина эффекта Мпембы заключается в испарении растворённых в воде газов. По их мнению, в процессе нагревания испаряются растворённые в воде газы, за счёт чего она обретает более высокую плотность чем холодная. Как известно, повышение плотности приводит к изменению физических свойств воды (увеличению теплопроводности), а следовательно и увеличению скорости охлаждения.

Помимо этого, был выдвинут ряд гипотез, описывающих скорость циркуляции воды, в зависимости от температуры. Во многих исследованиях была предпринята попытка установить взаимосвязь между материалом контейнеров в которых располагалась жидкость. Очень многие теории казались весьма правдоподобными, однако научно подтвердить их не удавалось из-за недостатка исходных данных противоречиях в других экспериментах, или же из-за того, что выявленные факторы были просто не сопоставимы со скоростью охлаждения воды. Некоторые учёные в своих работах ставили под сомнение существование эффекта.

В 2013 году, исследователи из Технологического университета Наньян в Сингапуре заявили, что разгадали загадку эффекта Мпембы. Согласно проведённому ими исследованию, причина феномена кроется в том, что количество энергии, запасённой в водородных связях между молекулами холодной и горячей воды существенно отличается.

Методы компьютерного моделирования показали следующие результаты: чем выше температура воды, тем большим оказывается расстояние между молекулами из-за того, что отталкивающие силы увеличиваются. А следовательно водородные связи молекул растягиваются, запасая большее количество энергии. При охлаждении молекулы начинают сближаться друг с другом, высвобождая энергию из водородных связей. При этом отдача энергии сопровождается понижением температуры.

В октябре 2017 года Испанские физики в ходе очередного исследования выяснили, что большую роль в формировании эффекта играет именно выведение вещества из равновесия (сильный нагрев перед сильным охлаждением). Они определили условия при которых вероятность проявления эффекта максимальна. Помимо этого, ученые из Испании подтвердили существование обратного эффекта Мпембы. Они выявили, что при нагревании более холодный образец может достичь высокой температуры быстрее, чем теплый.

Не смотря на исчерпывающие сведения и многочисленные эксперименты, учёные намерены продолжать изучение эффекта.

Как правильно прокладывать трубопроводы

Стандартный способ прокладки магистральных коммуникаций – устройство подземной траншеи со специальным теплозащитным и предохраняющим от механических нагрузок коробом. При этом глубина залегания траншеи обязательно, вне зависимости от содержимого трубопроводов, располагается ниже глубины промерзания грунта. Это связано с необходимостью предотвратить сезонные изменения плотности почвы, ее оседания и изменения свойств материалов труб под действием отрицательных температур. Для основной части территории страны глубина промерзания установлена длительными наблюдениями. Данные по средней глубине промерзания почв можно найти в специальных картах.

При этом следует понимать – помимо средних значений, есть и рекордные, в особо холодные зимы или для других типов грунтов (не суглинистых). Поэтому полученную с помощью изолиний карты значения следует увеличивать на 10…15%.

Вопрос о том, при какой температуре замерзает вода в трубах, связан как с глубиной залегания трубопровода, так и с наружными температурами. Важным фактором является также окружение участка с магистралью: в районах с интенсивным круглосуточным движением транспорта или несколькими трубопроводами, в том числе подающими горячую воду, температура почвы даже в промерзающем слое отличается в сторону повышения.

В среднем вода в трубопроводе замерзает, когда температура внешней части трубы опускается до -7 градусов Цельсия. При замерзании вода расширяется, за счет разной скорости движения на разных участках магистрали быстрее всего лед образуется в местах «застоя». Следствие замерзания – трещины, разрыв трубы, срыв резьбы в соединениях.

Вопрос о том, в каких трубах не замерзает вода, некорректен: все зависит от температуры окружающей среды. В полипропиленовых трубах жидкость замерзнет так же, как и в металлических, но для этого среда вокруг должна быть на 2…5 градусов (в зависимости от толщины стенок и скорости потока в трубе) холоднее.

Важно: чем тоньше стенка трубопровода, чем медленнее течет в нем вода – тем выше риск разрыва стенок. Дополнительно способствует промерзанию высокая влажность почв или других материалов, вплотную прилегающих к участку магистрали.. Правила устройства водопровода и канализации в частных и многоквартирных домах требуют прокладки труб ниже уровня промерзания, теплоизоляции всей магистрали и обязательно утепления участков, выходящих на поверхность земли

Оптимальным вариантом подключения магистрали к внутридомовым коммуникациям считается присоединение под землей, в пределах обогреваемой самим зданием зоны

Правила устройства водопровода и канализации в частных и многоквартирных домах требуют прокладки труб ниже уровня промерзания, теплоизоляции всей магистрали и обязательно утепления участков, выходящих на поверхность земли. Оптимальным вариантом подключения магистрали к внутридомовым коммуникациям считается присоединение под землей, в пределах обогреваемой самим зданием зоны.

Как разморозить двигатель, если замерзла вода

• Начнем с того, что воду обычно используют владельцы достаточно старых автомобилей. При этом первичным признаком замерзания обычно является лед в расширительном бачке. Если есть такая возможность, в подобном случае автомобиль лучше не заводить. Дело в том, что при попытке запуска значительно возрастает риск повреждения крыльчатки помпы. Машину в данном случае оптимально доставить на буксире в отапливаемое помещение, теплый бокс или гараж. Далее произойдет естественное отогревание, после чего воду нужно слить и провести диагностику. Если неполадок не выявлено, тогда остается промыть систему и залить антифриз. Этот способ считается наиболее правильным и рациональным.
• В том случае, если такой возможности нет, тогда для начала следует проверить степень промерзания, так как лед в бачке не всегда означает, что вода в системе охлаждения полностью замерзла. Многие автолюбители рекомендуют такой способ, когда  привод с помпы снимается, после чего мотор заводят на несколько минут (не более 5). В этом случае циркуляции жидкости в рубашке охлаждения не будет, но и силовой агрегат не успевает перегреться. Далее двигатель следует заглушить, выдержать несколько минут паузы  и снова запустить на 5 минут. Нескольких таких подходов будет достаточно для того, чтобы лед в системе оттаял. Дополнительно можно заранее утеплить двигатель и радиатор до первого запуска. Также необходимо перед запуском прогреть помпу. Для этого насос обматывают тряпками, которые поливают горячей водой. Минусом способа можно считать то, что на многих авто помпа приводится в действие от ремня ГРМ, то есть снять ремень и затем завести двигатель не получится. В этом случае машину необходимо отогревать в теплом боксе.

• Если водитель завел мотор, но есть подозрения на замерзшую воду в радиаторе, тогда степень замерзания воды в двигателе также можно определить при помощи термометра или в результате появления пара, который идет из пароотводной трубки. Это проявится уже после запуска и определенного прогрева ДВС.

  Дело в том, что после замерзания в нижней части радиатора создается пробка из льда. В результате вода прекращает свою нормальную циркуляцию в системе и после нагрева кипит. Еще одним признаком ледяной пробки является разница температур в нижней, средней и верхней части радиатора. Нижняя и средняя часть будут холодными, в то время как верхняя окажется сильно нагретой.

• Замерзание воды в нижнем трубопроводе определяется тактильно и визуально. Для этого достаточно прощупать соединительный шланг, а также открыть сливной кран и убедиться в отсутствии вытекающей воды. В подобной ситуации понадобится размораживать лед в трубопроводе, а также в нижней части радиатора. Делается это при помощи тряпок и горячей воды. Трубопровод и нижняя часть радиатора обкладывается тряпками, на которые поливается горячая вода. Отогревать радиатор нужно с той стороны, где к нему реализовано соединение трубопровода рубашки охлаждения двигателя. Еще одним вспомогательным способом считается надевание на нижний конец пароотводной трубки отрезка резинового шланга, после чего выходящую струю пара следует направить на трубопровод и нижнюю часть радиатора.

Влияние температуры воды на рыбу

Одним из важнейших факторов, влияющих на активность и клев рыбы, является температура воды зимой. Объясняется это тесной взаимосвязью биологических процессов, протекающих в подводных обитателях, с температурой среды обитания. Активность большинства рыб, обитающих в пресных водоемах, практически сводится к нулю, если температура акватория становится ниже отметки +4°С, поскольку ее показатель от +3°С и ниже является почти смертельным для подавляющего множества рыб. Происходит это из-за сильного торможения физиологических процессов, протекающих в организме рыб.

Поэтому, когда температура в водоеме понижается, рыба уходит глубоко ко дну, где теплее, чтобы погреться. Там же организм подводных обитателей адаптируется к понижению температуры окружающей их среды. После ледостава, когда замерзшим толстым слоем покрывается водоем, а температура воды под ним снова поднимается до +4°С, активность рыбы стремительно возрастает, и подводный житель начинает кормиться. Этот момент называется «перволедок».

Подкрепившись на мелких и холодных местах озер и рек, рыбы снова уходят на глубину погреться и усвоить пищу. Так, с периодичностью проходит весь подледный период. Активность и протяженность его зависит от содержания кислорода в воде. При постепенном наступлении весны на водоемах начинают появляться места, не покрытые ледовой коркой, однако жители акватории все же ищут участки, которые еще защищены ледовой поверхностью. Несмотря на то, что открытая вода насыщена кислородом, уровень тепла в ней настолько низкий, что является смертельным для водных обитателей. Вода же, скрытая подо льдом, имеет более приемлемую степень теплоты.

Когда наледь сходит, температура в реках и озерах вновь понижается от +4°С. В это время рыба уходит ближе ко дну, чтобы пережить этот период. Уже весенняя вода начинает постепенно прогреваться и отметка поднимается выше +4°С, как раз в этот период клев рыбы постепенно активизируется.

Экспресс-ответы

При скольких градусах замерзает вода:

1. В трубах отопления? В случае отключения отопления или поломки отопительного котла в частном доме или на даче замерзание воды в них может произойти примерно через пару дней при температуре -5 градусов. Отсрочить наступление такого исхода поможет теплоизоляция труб и остальных элементов здания. Внутри жилого помещения замерзание воды в трубах наступает уже при -1 градусе. Если такая температура продержится 2-3 дня, это может закончиться разрывом труб и отопительных батарей.
2. Под землей? Подземные воды могут быть жидкими, твёрдыми и парообразными. Твёрдой фазой воды в почве является лёд, который может быть как многолетним (в условиях вечной мерзлоты), так и сезонным. Замерзание почвенных вод происходит при температуре ниже нуля, поскольку все они представляют собой не чистую воду, а всевозможные её растворы. Величина температуры замерзания во многом зависит от минерализации грунтовых вод.
3. На лету? У жителей Якутии есть нехитрый способ определения температуры воздуха: она ниже -42 градусов, если выпущенный человеком плевок успевает замёрзнуть, не долетев до земли.
4. В вакууме? Содержимое пробирки, поставленной под колокол вакуумного насоса при температуре 0 градусов, сначала закипает, а после испарения восьмой части жидкости происходит образование ледяной корки на её поверхности.
5. В двигателе автомобиля? Максимальная температура замерзания воды в двигателе может достичь -5 градусов: при более низких значениях кристаллы льда попросту разорвут внутреннее устройство блока двигателя. Точно такой же является температура замерзания воды в радиаторе. Подобные проблемы в машине могут возникнуть при условии недостаточного утепления вышеперечисленных агрегатов, а также вследствие слишком продолжительной стоянки.
6. На катке? В зависимости от того, какие соревнования предполагается проводить на ледовой арене, температура поверхности льда может составлять от -3 до -5 градусов. Лёд с более высокой (от -3 до -4) температурой поверхности подходит для фигурного катания, поскольку именно его мягкость позволяет обеспечить необходимую силу сцепления с коньками. Более жёсткий лёд, подходящий для командной игры в хоккей, получается при температуре -5 градусов. На «холодном» льду возрастает скорость игроков и уменьшается возможность образования снежной «каши» на его поверхности. Качество льда в первую очередь зависит от химического состава воды, поэтому для его заливки используют не обычную жидкость из-под крана, а либо очищенную, либо обработанную специальными кондиционерами воду.

Список источников

• dpva.ru
• kapushka.ru
• homeli.ru
• vseowode.ru
• rybak.guru
• umelyeruki.com
• mercabadom.ru
• stroy-okey.ru
• na-dostupnom.ru
• KrutiMotor.ru