при какой температуре замерзает родниковая вода
Почему вода в роднике не замерзает
Место, в котором подземные воды выходят на поверхность называется родником или ключом. Источником родника могут служить как поверхностные грунтовые воды, так и глубинные артезианские.
Роль подземных источников в формировании окружающей экосистемы очень высока. На месте родников часто возникают реки и озера. При этом сам родник никуда не исчезает, а продолжает питать вновь образованный водный объект.
Глубина залегания родниковых вод составляет, в среднем, около двадцати метров. На такую глубину не проникают грязь и мусор из верхнего, подножного слоя почвы. Поэтому родниковая вода всегда чистая и прозрачная. Также происходит естественная фильтрация слоями глины и гравия, через которые вода проходит на пути к поверхности.
Благодаря природным фильтрам, родниковая вода не нуждается в дополнительной очистке хлором и прочими химическими соединениями.
Температура родниковой воды около 6 градусов по Цельсию, поэтому вредные человеческому организму бактерии, в ней погибают, что позволяет пить только что налитую воду некипяченой. При этом хранить родниковую воду лучше всего в холодильнике, т.к. при комнатной температуре вредные микроорганизмы могут дать о себе знать.
Несмотря на то, что температура ключевой воды мала, родник никогда не замерзает. Объясняется это тем, что в его подземной части намного теплее, чем на поверхности, а промерзание почвы происходит медленно. Для промерзания слоя грунта глубиной в три метра понадобится около ста дней. За этот период время года на поверхности уже успеет смениться. Также следует учитывать, что напор и движение вырывающейся из-под земли струи не дают льду сковать родник.
Случаи, когда родник все-таки замерзает, очень редки. Происходит подобное только в самые лютые морозы. Единичные случаи фиксировались в восточной Сибири, около полюса холода Оймякон и в горах Алтая.
Почему в роднике не замерзает вода?
Что такое родник? Это поток воды, который бьет из под земли. По сути, это естественный водоем, который имеет большое значение в питании речушек, озер или прудов, а также поддержании водного баланса. Большинство известных нам водоемов были основаны именно такими родниками, которые в свою очередь питаются еще более глубокими водоносными слоями. В них, кстати, грязь и микробы практически не попадают.
Родники являются очень важными стратегическими объектами природы, поскольку в случае возникновения чрезвычайно ситуации именно они могут стать единственным источником воды для людей. Интересно, что вода из родника может быть как минерализованной, так и пресной. В первом случае мы подразумеваем источник минеральных вод, а во втором говорим о самых обычных ключах, встречающихся в большом количестве в природе.
Часто в продаже можно встретить природную родниковую воду. Это говорит о том, что перед тем, как ее разлили по бутылкам, она не подвергалась никаким химическим или физическим изменениям, тем самым давая нам попробовать себя в том первозданном виде, в котором ее можно встретить в природе. И в самом деле — если она добыта из экологически чистого источника, то не нуждается в дополнительном очищении, так как проходит через гравий и мелкий песок, тем самым подвергаясь практически идеальной очистке.
Итак, мы плавно подошли к главному вопросу нашей темы. Родниковая вода не замерзает потому, что ее питает глубинный подземный источник. А под землей, как известно, тепло. Попадая на поверхность, поток попросту не успевает замерзать. Впрочем, известно немало случаев, когда при низкой температуре родники превращались в лед.
5 аномальных фактов о воде
Перед вами пять наиболее интересных фактов о воде.
1. Горячая вода замерзает быстрее холодной
Почему же так происходит?
В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.
К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.
Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.
Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.
2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание
Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.
Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.
Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.
Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.
3. «Стеклянная» вода
Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.
Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры?
4. Квантовые свойства воды
На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.
5. Есть ли у воды память?
Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды.
Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.
Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.
Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.
Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.
10 вопросов про незамерзающий колодец зимой
Главные вопросы зимы – что будет с водой в колодце, какие могут возникнуть проблемы и как их решать. И самое важное – как сделать так, чтобы они не возникали.
Ответы на эти вопросы дал нам многолетний опыт круглогодичной жизни и работы питомника и его трех колодцев (не считая скважины и открытых водоёмов).
1. Что нужно знать о воде и колодцах зимой?
Гарантированная глубина без промерзания у нас примерно от 150см. Слой земли ниже имеет постоянную положительную температуру. На этом основано использование тепловых насосов и непромерзающих заглубленных экотеплиц.
Родники на глубине от полутора метров и ниже кажутся летом ледяными, на самом деле они также имеют низкую положительную температуру. Родники и реки с быстрым течением не замерзают даже при выходе на поверхность.
Поэтому в колодце на песок с хорошим дебетом вода не замерзнет даже в сильные морозы и без укрытия. Со средним – может образоваться корка льда, но дебет воды будет достаточен для отбора по трубам. Вода в колодце на песок со слабым дебетом и в колодце на глину зимой не замерзает. Но если промерзнут стенки колодца, вода из жилы зимой просто не сможет попасть в колодец. До весны.
2. Какая температура воды в колодце зимой?
Низкая положительная. Примерно 2-5С
3. Как сделать, чтобы вода в колодце не замерзала зимой?
При обустройстве колодца следует утеплить верхние кольца над поверхностью земли и в земле на глубину до метра, а также крышку. Глубинного тепла почвы и воды обычно бывает достаточно, чтобы исключить промерзание. Если скорость поступления воды небольшая, следует позаботится о том, чтобы в колодце был достаточный уровень воды и при заборе не оголялись стенки на уровне водяной жилы. В этом случае при сильном морозе и плохом утеплении грунт может промерзнуть от стенок колодца и перекрыть пусть воде. Как обеспечить достаточный объем воды в колодце с небольшим дебетом, подробно описано в статье Если в колодце мало воды.
Снегом можно укрывать не только розы, но и колодцы
Кстати, посмотрите внимательно на зелёную крышку на фотографии выше. Это так называемый современный тип колодца, который при прочих равных условиях почти не промерзает. Старый классический вид навершия колодца не только потерял функциональность. Утеплить его намного сложнее, чем новый. То есть имеет прямой смысл поменять дизайн колодца, а старое навершие использовать для создания декоративного колодца на участке.
4. В колодце ушла вода зимой. Почему и что делать?
Вода в подземных источниках зимой не замерзает (п.1). Если источник воды замерзает зимой – значит, он проходит выше полутора метров от поверхности почвы и это не жила (родник), а грунтовые воды – верховодка. Так как вода и грунт ниже полутора метров имеет положительные температуры, стенки колодца и грунт рядом могут промерзнуть и не пускать воду в колодец только если в сильный мороз выкачали много воды из неукрытого колодца (п.3)
5. Зимой упал уровень воды в колодце. Почему?
Частный случай п.4. Либо колодец с верховодкой, либо дебет слабый и колодец надо утеплять как описано выше. Хорошая жила или жила в утепленном колодце сохраняют уровень воды примерно одинаковым на протяжении всего года.
Большой колодец на глине утеплен пенополистеролом – крышка и верхнее кольцо
6. Как разморозить колодец?
Не обязательно ждать весны – хватит глубинного тепла почвы. Если колодец не утеплен, достаточно хорошенько укрыть его (хотя бы завалить слоем снега). Нам ускорить этот процесс помогла самая обычная лампочка накаливания (не энергосберегающая!). Провод с патроном и горящей лампочкой опустили в промерзший колодец. За несколько дней тепло от лампочки плюс глубинное тепло решили проблему.
7. Если в колодце зимой кончилась вода, сколько она будет набираться?
В подземных родниках вода есть круглый год (п.1). Если она не набирается, потому что промерзли стенки колодца и грунт – поступление воды возобновится, как только они оттают.
Если же проблемы в пп. 5, 6 и 7 возникают постоянно и не решаются утеплением и/или сменой дизайна навершия, есть радикальное решение. Нет, это не новый колодец. Это навершие в виде маленькой постройки. Красивой закрытой беседки, если колодец на виду, или хозяйственной постройки. Это полностью заменяет утепление плюс исключает промерзание грунта и на некотором расстоянии вокруг колодца. В результате водоснабжение зимой улучшается, вы получаете дополнительный МАФ. А если возникла необходимость каких-то работ (например, замена шланга, насоса и тп), ими можно будет заниматься в тепле и со светом. Пример такого навершия приведен в конце статьи про современный дизайн колодца.
9. Нужно ли разбивать лёд, если он образовался в колодце?
Встречный вопрос – зачем? Если вы все еще носите воду ведром – увы, придется. В противном случае смысла нет. Кольцам, вопреки расхожему мнению, ничего не будет – лёд выдавит вверх. И незачем лезть в источник питьевой воды с нестерильными ломами и топорами. Разве что лёд после выкачки воды замерз на самом дне и теперь не пускает воду из жилы в шахту колодца. Но тогда разумнее нагреть несколько ведер воды и вылить на замерзшее дно.
10. Чем лучше утеплять колодец?
Эструдированный пенополистирол (розовый) – он хорошо гнётся, толщина подходящая, цена адекватная. Если у колодца пластиковая крышка, её изнутри можно задуть монтажной пеной. Сейчас в продаже появились утеплители в виде баллонов с пеной – они прилипают к бетону без щелей, но цены еще кусаются. Пенопласт не советую – он неприятно крошится. Даже если не попадет в воду, собирать их по участку занятие не из приятных. Есть и приятная новость – функционал современного колодца сделал ненужным верхнее кольцо над землей. А это значит, что вопрос утепления как стенок, так и крышки значительно упростился.
Спасибо за внимание. Пора выпить чашку ароматного чая. Из того самого незамерзающего колодца…
Родники. Часть-3. Откуда холод?
Как вы думаете, а почему родник или ключ – такой холодный? Отвечаю! Да потому, что под землёй в период теплой части года всегда холоднее, чем на поверхности. Вспомните, как холодно бывает в подвале или в подполье! Так же холодно должно быть и везде под землей, а подземная вода получает ту же самую температуру, что окружающий ее грунт.
Самые популярные родники обычно действуют на дне оврагов или на берегах речек и рек, вытекая прямо из склонов через какое-нибудь отверстие. Люди с большим удовольствием используют эту чистейшую, прохладную воду для питья, поэтому на месте выхода подземных вод они устраивают что-то типа «лотка» и находящегося под ним ручейка-озерца. Если о роднике знает много людей, то на месте выхода подземной воды целый день существует очередь из ее ценителей и поклонников. Они, то и дело, соперничая друг с другом, охотно наполняют свои громадные бутыли и канистры.
PS. В качестве примера, приведу один замечательный городской парк (внутри он выглядит почти как дикий лес) в Москве около метро Войковская. Там есть три довольно больших озера с уточками, которых народ охотно подкармливает, кидая кусочки хлеба с берега. Есть масса ухоженных (весь мусор специально убирают «муниципальные дворинки») тропок, дорожек и деревьев. Там живут на деревьях ручные белочки, просящие на земле у отдыхающих в парке орешки. Есть синички, отчаянно клюющие семечки прямо с руки человека, любящего природу.
Другие мои произведения на этом сайте: