Baño de hielo es siempre 3C, ¿por qué?

Question

Siempre he aprendido que una mezcla de hielo y agua debe alcanzar el equilibrio en aproximadamente 0C. De hecho, he tratado de crear que un número de veces en diferentes contextos y siempre falla.

En primer lugar, un baño de hielo en un recipiente de plástico. Puedo obtener 3C, en ocasiones tan bajo como 2C con un multímetro termopar. Concedido a aquellos que son inexactos, por lo que yo he probado un termómetro digital de Vernier con reivindica la precisión de 0,5 C. he confirmado con un termómetro IR. La misma historia.

Pensando que tal vez es debido al calentamiento desde el exterior, he puesto el baño de hielo en un termo y se enfría un poco. La misma historia. No estoy utilizando agua destilada, por lo que hay algunos minerales en el agua, pero si nada de lo que yo pensaba que iba a bajar la temperatura del baño de hielo.

Answer 1

Hipótesis

Idealmente, el hielo y el agua debe llegar a un equilibrio a cero grados celsius. Pero este equilibrio podría tomar un largo tiempo para que suceda, basado en la configuración exacta.

Mirando la configuración típica de los suyos, el hielo flota en la parte superior del contenedor y no hay agua (pero no hielo) en la parte inferior. El agua es más densa en $\sim 4$ grados celsius, y el agua se hundirá en el fondo del recipiente. El agua en la parte superior está en contacto con el hielo y así, debe estar cerca de los cero grados centígrados, o frió.

Así que me imagino una situación en la que hemos de hielo y agua fría en la parte superior, cerca de la superficie (que tiene que estar en equilibrio con la atmósfera, pero nos abandono que, por ahora). También hay agua fría en la parte inferior de la vasija (en 4 grados celsius o más frío), con un gradiente de temperatura que lleva a la cima. El actual perfil de temperatura dependerá de todos los tipos de no-equilibrio de la física que tiene que ver con la forma/tamaño/conductividad del envase, el tamaño de los cubitos de hielo, etc.

Mi conjetura es que, desde que se hubiera sumergido el termómetro de una gran profundidad en el contenedor (tal vez cerca de la parte inferior), que se está midiendo la temperatura a estar más cerca de los 4 grados centígrados que a cero grados celsius.

Prueba

Si mi hipótesis es correcta, entonces, agitando el contenido del envase, debe ser capaz de establecer las corrientes de convección que se enfríe el contenido de manera más uniforme. Puede que desee tener cuidado de no agitar el envase también vigorosamente, para que va a calentar el contenido. Creo suave revolviendo debe hacer el trabajo sin la infusión de mucho calor en el sistema, al menos en el nivel de exactitud de las mediciones.

Answer 2

La calibración de los dispositivos digitales de las derivas.

Cuando la calibración de algunas sondas de temperatura para un neutrino experimento se utilizó un desionizada agua en baño de hielo. El cuatro de laboratorio, termómetros digitales (todos los que dicen entre $\pm 0.05$--$0.25\,^\circ \mathrm{C}$ exactitud) leer entre $-0.5$$+1.8\,^\circ\mathrm{C}$. Claramente, algunos estaban fuera de su reivindica la incertidumbre.

Luego nos fuimos a la química del almacén y se compró un recién calibrado del dispositivo que lea $0.05 \,^\circ\mathrm{C}$.

Una de antigüedades, de 18 pulgadas de mercurio expansión instrumento de que se volvió hasta el día siguiente lectura $32.00 \pm 0.05 \,^\circ\mathrm{F}$. Hay algo que decir a las viejas formas.

Una lección aquí es que tienes que ser cuidadoso acerca de la fiabilidad de los instrumentos a lo largo del tiempo.