Калькулятор замерзания воды

Время замерзания воды зависит от:

• объёма жидкости,
• температуры окружающей среды,
• теплоотдачи воздуха.

Замерзание проходит быстрее, если:

1. ниже температура окружающей среды,
2. меньше объём воды,
3. больше площадь поверхности (выше скорости теплоотдачи),
4. ​отсутствуют примеси.

Формула расчёта

Используется упрощённая формула Ньютона для теплообмена:

где:
m — масса воды (кг),
c — удельная теплоёмкость воды (~4180 Дж/(кг·°C)),
ΔT — разница температур (от начальной до 0°C),
A — площадь поверхности теплообмена (м²),
α — коэффициент теплоотдачи (Вт/(м²·°C), ~10-25 для воздуха),
T env — температура среды.

Примеры

Лужа на улице
0,1 кг воды (лужа 10×10 см, глубина 1 см) при T_env = -10°C, начальная T = 10°C, A = 0,01 м², α = 20 Вт/(м²·°C).
Тогда t ≈ (0,1 × 4180 × 10) / (0,01 × 20 × 10) = 209 с (~3,5 мин) до 0°C, плюс время на кристаллизацию (~1-2 мин). Итого: 5 минут.
​
Стакан воды в морозилке
0,2 кг воды в стакане (A = 0,02 м²), T_env = -18°C (морозилка), α = 15.
t ≈ (0,2 × 4180 × 20) / (0,02 × 15 × 18) = 1947 с (~32 мин). С учётом фазового перехода: 40-60 мин.

Труба водопровода
Труба Ø2 см, длина 1 м (m ≈ 0,03 кг воды), A = 0,06 м², T_env = -15°C, α = 10.
t ≈ (0,03 × 4180 × 15) / (0,06 × 10 × 15) = 131 с (~2 мин) до начала замерзания.