При скольки градусов замерзает вода в радиаторе

В отличие от обитателей жарких стран, отечественному автолюбителю приходится сталкиваться с проблемой, вызываемой суровым климатом. Особенно это касается жителей северных регионов. Непредусмотрительно оставив машину на ночь на улице, они рискуют утром обнаружить кусок двигателя, лежащий под автомобилем.

Разумеется, описанный случай является максимально возможной неприятной ситуацией, вызванной замерзанием воды в моторе. Однако, если не удалось своевременно заполнить систему охлаждения антифризом, отрицательная температура способна вызвать и другие, менее плачевные последствия, негативно влияющие на работоспособность всего автомобиля.

Содержание

Какую опасность таит в себе замерзание воды в двигателе

Развитие современных технологий намного облегчил рядовым автолюбителям процесс ухода за транспортным средством. К сожалению, не все владельцы должным образом заботятся о своей машине. Некоторые, в целях неоправданной экономии, по старинке заливают в систему охлаждения вместо прогрессивного тосола или антифриза обычную воду, даже не дистиллированную.

Выгаданные подобным способом копейки не оправдывают возможную опасность, которой можно было бы избежать, используя вполне доступные рядовому обывателю инновационные средства.

Как известно, вода при понижении температуры имеет свойство изменять свое агрегатное состояние из жидкого в твердое. Подобное превращение сопровождается увеличением исходного объема. Расширяясь, замерзающая жидкость вполне способна не только повредить некоторые детали, но даже окончательно разрушить двигатель, разорвав его изнутри.

Поэтому, чтобы не пришлось проводить незапланированный капитальный ремонт автомобиля, следует своевременно предпринимать некоторые меры предосторожности, которым будет уделено особое внимание в настоящей публикации.

Также весьма неприятными последствиями замерзания воды можно считать появление ледяной пробки в шлангах радиатора. Такую ситуацию вызывает даже незначительный мороз.

Результатом является циркуляция жидкости по малому кругу, которая приводит к нежелательному перегреву двигателя, что отражается на его функциональных способностях. Значительное повышение температуры мотора вызывает деформацию деталей, и в скором времени двигатель может выйти из строя.

Какая температура является критической для замерзания воды в двигателе

Известно, что вода переходит из жидкого агрегатного состояния в твердое при понижении температуры окружающей среды ниже 0 градусов по шкале Цельсия. Но, поскольку процесс преобразования требует определенного времени, такое показание термометра вовсе не означает мгновенного замерзания. Кроме того, существуют определенные причины, замедляющие появление льда в двигателе:

Поскольку мотор представляется металлическим массивом, заполненным охлаждающей жидкостью и смазкой, моментально замерзнуть он не может. Нормально функционирующий силовой агрегат обычно нагревается до температуры 90 0 . Процесс остывания заглушенного двигателя автомобиля, поставленного на открытую стоянку, происходит постепенно. Поэтому незначительные заморозки зачастую не вызывают полного промерзания мотора;
Немаловажную роль играют дополнительные факторы. Например, защитив радиатор от прямого задувания ветра, можно будет значительно замедлить процесс охлаждения силового агрегата. Пасмурная погода, наоборот, ускорит промерзание двигателя.

Итак, установлено, что в зависимости от окружающих факторов, вода в моторе может сохранять жидкое агрегатное состояние порой до температуры −7 0 С. Хотя возможным бывает появление льда в двигателе при −3 0 С. Законы физики, определяющие подобное преобразование при 0 0 , в данном конкретном случае не работают.

Как защитить автомобиль от замерзания воды в двигателе. Полезные рекомендации

К сожалению, далеко не каждый автолюбитель может позволить себе содержание машины в теплом гараже. Если приходится оставлять транспортное средство на открытом месте, следует соблюдать определенные инструкции для защиты автомобиля от переохлаждения:

Сливая воду после выключения двигателя, можно обезопасить себя от ее замерзания. Однако, здесь имеются некоторые трудности, наподобие невозможности полного удаления всей жидкости из мотора, вызываемой техническими особенностями автомобиля. Замерзая, оставшаяся вода образует непроходимые пробки, затрудняющие последующую заправку охлаждающей системы;
Теплоизолятор, прикрепленный к обратной стороне капота, уменьшает возможность повреждения блока. Поможет и защита радиатора специальным фартуком. Обезопасить двигатель от промерзания при незначительных заморозках на недолгой ночной стоянке можно, утепляя его старыми одеялами или куртками. Однако, следует помнить, что описанная мера предосторожности действует лишь непродолжительное время, и через несколько дней вы рискуете лишиться мотора;
При выборе места стоянки старайтесь предусмотреть направление ветра. Защитив радиатор от прямого попадания воздушных потоков, можно минимизировать риск промерзания двигателя;
Не рекомендуется проявлять неуместную экономию. Всего один литр антифриза, добавленный в систему охлаждения, поможет избежать проблем, связанных с капитальным ремонтом силового агрегата;
Периодическое прогревание двигателя защитит от появления льда даже при −10 0 С. Такой способ причиняет большие неудобства, поскольку требует наведываться к автомобилю через каждый час.

Выполняя предложенные рекомендации, можно уберечь двигатель от промерзания. Однако, при значительных минусовых температурах вышеописанные меры предосторожности оказываются бессильны.

Простейшие рекомендации по размораживанию двигателя

Итак, несмотря на все ухищрения, в автомобильном моторе все-таки образовался лед. Что делать в подобной ситуации, как заставить транспортное средство тронуться с места и выполнять положенные ему функции?

Для начала рекомендуется определить масштаб проблемы. Небольшая ледяная корка легко устраняется при прогревании двигателя. Гораздо сложнее справиться с пробками, образовавшимися в системе из-за замерзания воды. Самым трудоемким считается процесс ликвидации льда из нижнего трубопровода.

Предлагаем несколько действенных рекомендаций по размораживанию воды в автомобильном моторе:

Если машина находилась на небольшом морозе сравнительно недолго, в расширительном бачке может образоваться ледяная корка. Ликвидировать ее достаточно просто. Для этого помпа отсоединяется от привода и несколько раз на непродолжительное время (примерно на 5 минут) запускается двигатель, выдерживая недолгие паузы. При этом жидкость в рубашке охлаждения циркулировать не будет, мотор перегреться не успеет, но лед в системе растопит. Предварительно рекомендуется принять меры по утеплению радиатора и двигателя, укутав их теплыми вещами. Также перед запуском следует должным образом прогреть насос, обернув его тканью, которую затем поливают горячей водой. Такой способ не подходит для автомобилей, у которых помпа запускается ремнем ГРМ, поскольку его отсоединение делает невозможным включение мотора;
При замерзании нижнего трубопровода и радиатора вода перестает вытекать из открытого сливного крана. Это можно определить тактильно, прощупыванием соединительного шланга. Устраняется проблема поливанием горячей водой тряпок, которыми предварительно оборачивают трубопровод и радиатор со стороны его соединения с рубашкой системы охлаждения. Также для размораживания упомянутых деталей применяется отрезок резиновой трубки, надетый на нижнюю часть пароотвода. Выходящая струя пара направляется на обледеневшие участки и проблема устраняется;
Некоторые предприимчивые автолюбители не боятся столкнуться с ситуацией, когда неожиданно замерзла вода в двигателе, поскольку заблаговременно приобрели тепловую пушку, заправляющуюся бензином или дизтопливом. Благодаря такому оборудованию, не зависящему от электропитания, которое не всегда доступно в местах стоянки, на обогрев автомобиля владелец тратит считанные минуты. Отдельно следует отметить, что менее масштабное промерзание можно ликвидировать обычным строительным феном. Подойдут и любые обогревательные приборы, наподобие тэна, которые необходимо будет разместить непосредственно под двигателем;
Изобретательность отечественных автолюбителей не имеет границ. Так, некоторые владельцы справляются с промерзанием двигателя с помощью отрезка трубы, противоположный конец которого нагревается паяльной лампой. Этот способ опасен в случае протекания масла или бензина, поэтому его применение требует максимальной осторожности;
Последним вариантом является буксировка автомобиля в отапливаемый гараж, где его оставляют до полного отогрева.

Заключение

Как видно из предоставленной информации, размораживание двигателя не является неразрешимой проблемой. Однако, лучше не допускать появления льда в моторе. Чтобы не дать двигателю замерзнуть, рекомендуется использовать вместо воды антифриз или тосол.

Применение этих материалов позволит избежать преждевременной коррозии и появления накипи на стенках функциональных деталей силового агрегата. Этим значительно продлевается срок службы всего автомобиля.

Кроме того двигатель, использующий воду, в нагруженных режимах способен перегреваться, нарушая стабильность работы, увеличивая расход топлива и сокращая моторесурс. Поэтому лучше не проявлять излишнюю бережливость и заправлять свое транспортное средство антифризом или тосолом.

Вода в системе охлаждения должна постоянно циркулировать, поскольку без этого не будет происходить полноценного охлаждения головки блоков и рубашки цилиндров. Поэтому для постоянного обеспечения циркуляции воды устанавливают насос.

На практике установки только насоса и вентилятора для охлаждения двигателя оказывается недостаточно. В этом случае уже через несколько минут, струя горячей воды вырвется через оборванный шланг (рис.70.3). Известно, что для того чтобы шланг порвался, давление должно быть выше 5 бар, а насос не может создать такого давления. Причиной этому явлению является тепловое расширение воды (может привести к возникновению давления более 1000 бар).

В промежутке от 10 до 90 С расширение воды составляет 4% от объема (рис.70.4). Предположим, что в нашей системе находится 10 л воды при 10 С. Когда вода достигнет температуры 90 С объем воды увеличится до 10,4 л. Таким объемом пренебрегать уже не стоит.

Поэтому для исключения повреждений в системе охлаждения двигателя предусматривают установку специальной емкости – расширительного бака, который компенсирует изменения объема в зависимости от повышения температуры.

В автомобилях расширительный бак представлен в виде небольшой емкости (рис.70.4), соединенный с атмосферой небольшим отверстием. Для того чтобы вода не вытекала через данное отверстие, расширительный бак располагают в наивысшей точке системы охлаждения (рис.70.5).

Известно, что вода поглощает тепло, выделяемое двигателем, температура в данном случае может достигать 90 С. При данной температуре, вода попадает в радиатор, где обдувается потоком наружного воздуха и охлаждается. Далее при помощи водяного насоса она вновь попадает в рубашку охлаждения цилиндров и нагревается и все происходит заново.

Изменения объема воды, вызванные перепадом температур, компенсирует расширительный бак, и двигатель может работать нормально. Вместе с этим возникает еще одна проблема, когда температура воздуха опускается ниже 0 С, вода может замерзнуть, и система охлаждения разрушиться. Выйти из строя может как радиатор, так и насос, но самой опасной поломкой считается выход из строя блока цилиндров (рис.70.6).

Самым простым выходом является слив воды из системы охлаждения, а заливать ее необходимо только на следующий день (или по надобности), что является довольно неудобной процедурой. Кроме этого частая смена воды приводит к накоплению минеральных солей, что может стать поломкой радиатора или блока цилиндров. По этой причине лучше избегать частой смены воды в отопительной системе.

При какой температуре замерзает вода? Казалось бы – простейший вопрос, ответить на который может даже ребёнок: температура замерзания воды при обычном атмосферном давлении в 760 мм ртутного столба составляет ноль градусов по Цельсию.

Однако вода (несмотря на чрезвычайно широкую распространённость её на нашей планете) является самой загадочной и не до конца изученной субстанцией, поэтому ответ на этот вопрос требует обстоятельного и аргументированного разговора.

В России и в Европе температуру измеряют по шкале Цельсия, самое высокое значение которой имеет отметку в 100 градусов.
Американский учёный Фаренгейт разработал свою шкалу, насчитывающую 180 делений.
Существует ещё одна единица измерения температуры – кельвин, названная в честь английского физика Томсона, получившего звание лорда Кельвина.

Состояния и виды воды

Вода на планете Земля может принимать три основных агрегатных состояния: жидкое, твёрдое и газообразное, которые способны трансформироваться в разные формы, одновременно сосуществующие друг с другом (айсберги в морской воде, водяной пар и кристаллы льда в облаках на небе, ледники и свободно текущие реки).

В зависимости от особенностей происхождения, назначения и состава вода может быть:

пресной;
минеральной;
морской;
питьевой (сюда же отнесём водопроводную воду);
дождевой;
талой;
солоноватой;
структурированной;
дистиллированной;
деионизированной.

Наличие изотопов водорода делает воду:

лёгкой;
тяжёлой (дейтериевой);
сверхтяжёлой (тритиевой).

Все мы знаем о том, что вода бывает мягкой и жёсткой: этот показатель определяется содержанием катионов магния и кальция.

Каждый из перечисленных нами видов и агрегатных состояний воды имеет свою температуру замерзания и плавления.

Температура замерзания воды

Почему вода замерзает? Обычная вода всегда содержит некоторое количество взвешенных частиц минерального или органического происхождения. Это могут быть мельчайшие частицы глины, песка или домашней пыли.

Когда температура окружающей среды опускается до определённых значений, эти частицы берут на себя роль центров, вокруг которых начинают образовываться кристаллы льда.

Ядрами кристаллизации могут стать также воздушные пузырьки, а также трещины и повреждения на стенках сосуда, в котором находится вода. Скорость процесса кристаллизации воды во многом определяется количеством этих центров: чем их больше, тем быстрее замерзает жидкость.

Отчего горячая вода замерзает быстрее холодной?

Горячая вода замерзает быстрее холодной – на этот феномен обратил внимание Эрасто Мпемба – школьник с Танганьики. Его эксперименты с массой для приготовления мороженого показали, что скорость замерзания подогретой массы значительно выше, чем холодной.

Одной из причин этого интересного явления, получившего название «парадокс Мпембы», является более высокая теплоотдача горячей жидкости, а также наличие в ней большего количества ядер кристаллизации по сравнению с холодной водой.

Взаимосвязаны ли температура замерзания воды и высота?

При изменении давления, часто связанного с нахождением на разной высоте, температура замерзания воды начинает радикально отличаться от стандартной, характерной для обычных условий. Кристаллизация воды на высоте происходит при следующих температурных значениях:

как ни парадоксально, на высоте 1000 м вода замерзает при 2 градусах тепла по шкале Цельсия;
на высоте 2000 метров это происходит уже при 4 градусах тепла.

Самая высокая температура замерзания воды в горах наблюдается на высоте свыше 5000 тысяч метров (например, в Фанских горах или на Памире).

Как давление влияет на процесс кристаллизации воды?

Давайте попробуем увязать динамику изменения температуры замерзания воды с переменой давления.

При давлении 2 атм вода замерзнет при температуре —2 градуса.
При давлении 3 атм началом замерзания воды станет температура —4 градуса по Цельсию.

Именно поэтому в условиях высокогорья и разреженной атмосферы весьма трудно сварить даже яйца, поскольку вода в котелке закипает уже при 80 градусах. Понятно, что при такой температуре приготовить пищу попросту невозможно.

При высоком давлении процесс плавления льда под лезвиями коньков происходит даже при очень низких температурах, но именно благодаря ему коньки скользят по ледяной поверхности.

Аналогичным образом объясняется примерзание полозьев сильно нагруженных нарт в рассказах Джека Лондона. Тяжёлые нарты, оказывающие давление на снег, вызывают его плавление. Образующаяся при этом вода облегчает их скольжение. Но стоит нартам остановиться и задержаться продолжительное время на одном месте, как вытесненная вода, замерзнув, приморозит полозья к дороге.

Температура кристаллизации водных растворов

Будучи отличным растворителем, вода легко вступает в реакции с различными органическими и неорганическими веществами, образуя массу подчас неожиданных химических соединений. Разумеется, каждое из них будет замерзать при разных температурах. Отразим это в наглядном списке.

Температура замерзания смеси спирта и воды зависит от процентного соотношения в ней обоих компонентов. Чем больше воды добавлено в раствор, тем ближе к нулю температура его замерзания. Если же в растворе больше спирта, процесс кристаллизации начнётся при значениях, близких к -114 градусам.

Для измерения солёности воды используют особую единицу – «промилле». Итак, мы установили, что температура замерзания воды с увеличением концентрации солей понижается. Поясним это на примере:

Уровень солёности океанской воды равна 35 промилле, при этом средняя величина её замерзания составляет 1,9 градуса. Степень солёности черноморских вод насчитывает 18-20 промилле, поэтому замерзают они при более высокой температуре с диапазоном от -0,9 до -1,1 градуса Цельсия.

Температура замерзания воды с сахаром (для раствора, моляльность которого составляет 0,8) равна -1,6 градуса.
Температура замерзания воды с примесями во многом зависит от их количества и характера примесей, входящих в состав водного раствора.
Температура замерзания воды с глицерином зависит от концентрации раствора. Раствор, содержащий 80 мл глицерина, замёрзнет при -20 градусах, при снижении содержания глицерина до 60 мл процесс кристаллизации начнётся при -34 градусах, а начало замерзания 20% раствора – минус пять градусов. Как можно заметить, линейная зависимость в данном случае отсутствует. Для замерзания 10% раствора глицерина будет достаточно температуры -2 градуса.
Температура замерзания воды с содой (подразумевается едкая щёлочь или каустическая сода) представляет ещё более загадочную картину: 44% раствор каустика замерзает при +7 градусах Цельсия, а 80% — при+ 130.

Замерзание пресных водоёмов

Процесс образования льда на пресноводных водоемах происходит в несколько ином температурном режиме.

Температура замерзания воды в озере, точно так же, как и температура замерзания воды в реке, равна нулю градусов по шкале Цельсия. Замерзание самых чистых речек и ручьев начинается не с поверхности, а со дна, на котором присутствуют ядра кристаллизации в виде частиц донного ила. Коркой льда поначалу покрываются коряги и водные растения. Стоит лишь донному льду подняться на поверхность, как река мгновенно промерзает насквозь.
Замерзшая вода на Байкале иногда может охлаждаться до отрицательных температур. Происходит это лишь на мелководье; температура воды при этом может составлять тысячные, а иногда и сотые доли одного градуса ниже нуля.
Температура байкальской воды под самой коркой ледяного покрова, как правило, не превышает +0,2 градуса. В низших пластах она постепенно повышается до +3,2 на дне самой глубокой котловины.

Температура замерзания дистиллированной воды

Замерзает ли дистиллированная вода? Напомним о том, что для замерзания воды необходимо присутствие в ней неких центров кристаллизации, коими могут стать пузырьки воздуха, взвешенные частицы, а также повреждения стенок ёмкости, в которой она находится.

Вода, подвергнутая воздействию очень низких температур, но при этом не кристаллизовавшаяся, называется «переохлаждённой». Можно, поместив бутылку с дистиллированной водой в морозильную камеру, добиться её переохлаждения, а затем продемонстрировать очень эффектный трюк — смотрите в видео:

Тихонько постучав по бутылке, извлечённой из холодильника, или бросив в неё небольшой кусочек льда, можно показать, как мгновенно она превращается в лед, имеющий вид удлинённых кристаллов.

Дистиллированная вода: замерзает или нет под давлением эта очищенная субстанция? Такой процесс возможен лишь в специально созданных лабораторных условиях.

Температура замерзания соленой воды

Замерзает ли соленая вода? Благодаря высокой концентрации солей океанская и морская вода замерзает при температуре -1,9 градуса по Цельсию.
Температура замерзания воды в морях и океанах не имеет постоянного значения, поскольку солёность воды в разных морях Мирового океана совершенно разная.
Как температура замерзания океанической воды зависит от ее солености? Между этими величинами существует самая прямая связь. Чем более солёной является вода, тем более высокой плотностью она обладает, а для замерзания такой воды требуется достаточно низкая температура.
Средняя температура воды в морях и океанах -4 градуса.

Температура замерзания отдельных морей

При скольких градусах замерзает вода:

Каспийского моря? Солёность каспийских вод составляет около 13 промилле. Их замерзание происходит при -0,5 градуса Цельсия. Толщина ледяного покрова северной части Каспия составляет около двух метров.
Азовского моря? Его соленая вода замерзает при температуре от -0,5 до -0,7 градусов по шкале Цельсия. Солёность составляет около 11 промилле. Толщина льдов, покрывающих море в период с декабря по март, равна одному метру.
Японского моря? Почему соленая вода этого моря не замерзает? Это объясняется высоким (около 34 промилле) уровнем её солёности и географическим положением моря.
Балтийского моря? При солёности, насчитывающей всего 6-8 промилле, температура замерзания морской воды в Балтике близка к нулю.

Экспресс-ответы