Соль тает лед, потому что добавление соли понижает точка замерзания воды. Как это тает лед? Ну, это не так, если только немного воды не доступно со льдом. Хорошей новостью является то, что вам не нужен бассейн с водой для достижения эффекта. Лед, как правило, покрыт с тонкой пленкой жидкой воды, и это все, что нужно.
Чистая вода замерзает при 32 ° F (0 ° C). Вода с солью (или любое другое вещество в нем) замерзнет при более низкой температуре. Насколько низкая температура будет зависеть от антигололедный агент. Если вы положите соль на льду в ситуации, когда температура никогда не поднимется до новой точки замерзания раствора соленой воды, вы не увидите никакой выгоды. Например, бросая поваренную соль (хлорид натрия) на лед, когда температура 0 ° F, ничего не сделает, кроме как покрыть лед слоем соли. С другой стороны, если вы положите ту же соль на лед при 15 ° F, соль сможет предотвратить тающий лед от повторного замораживания. Хлорид магния работает до 5 ° F, а хлорид кальция - до -20 ° F.
Ключевые выводы: как соль тает во льду
- Соль тает лед и помогает предотвратить повторное замерзание воды, снижая температуру замерзания воды. Это явление называется депрессией точки замерзания.
- Соль помогает только при наличии небольшого количества жидкой воды. Соль должна раствориться в свои ионы, чтобы работать.
- Различные типы соли используются в качестве противогололедных агентов. Чем больше частиц (ионов) образуется при растворении соли, тем больше она понижает температуру замерзания.
Как это устроено
Соль (NaCl) растворяется в ее ионах в воде, Na+ и Cl-. Ионы распространяются по всей воде и блокируют молекулы воды от сближения друг с другом и в правильной ориентации, чтобы превратиться в твердую форму (лед). Лед поглощает энергию из окружающей среды, чтобы пройти фазовый переход из твердого состояния в жидкое. Это может привести к повторному замерзанию чистой воды, но соль в воде предотвращает ее превращение в лед. Однако вода становится холоднее, чем была. Температура может упасть ниже точки замерзания чистой воды.
Добавление примесей в жидкость снижает температуру замерзания. Природа соединения не имеет значения, но важно количество частиц, с которыми оно разбивается в жидкости. Чем больше частиц производится, тем больше депрессия точки замерзания. Таким образом, растворение сахара в воде также снижает температуру замерзания воды. Сахар просто растворяется в отдельные молекулы сахара, поэтому его влияние на температуру замерзания меньше, чем при добавлении равного количества соли, которая распадается на две частицы. Соли, которые разбиваются на большее количество частиц, таких как хлорид магния (MgCl2) оказывают еще большее влияние на температуру замерзания. Хлорид магния растворяется в трех ионах - одном катионе магния и двух хлоридных анионах.
С другой стороны, добавление крошечного количества нерастворимых частиц может фактически помочь воде замерзнуть при выше температура. Хотя существует небольшая депрессия точки замерзания, она локализуется вблизи частиц. Частицы действуют как центры зародышеобразования, которые обеспечивают образование льда. Это предпосылка образования снежинок в облаках и того, как на горнолыжных курортах снег становится немного теплее, чем мороз.
- Вы можете продемонстрировать эффект депрессия точки замерзания себя, даже если у вас нет под рукой ледяного тротуара. Одним из способов является сделать свой собственный мороженое в пакетикегде добавление соли в воду приводит к получению смеси настолько холодной, что она может заморозить ваше удовольствие.
- Если вы просто хотите увидеть пример чтобы получить холодный лед плюс соль, смешайте 33 унции соли с 100 унциями колотого льда или снега. Быть осторожен! Смесь будет около -6 ° F (-21 ° C), что достаточно холодно, чтобы вызвать обморожение, если вы держите ее слишком долго.
- Получите лучшее понимание понижения температуры замерзания, изучив влияние растворения различных веществ в воде и отметив температуру, необходимую для ее замерзания. Хорошими примерами веществ для сравнения являются поваренная соль (хлорид натрия), хлорид кальция и сахар. Посмотрите, можете ли вы растворить равные массы каждого вещества в воде, чтобы получить справедливое сравнение. Хлорид натрия распадается на два иона в воде. Хлорид кальция образует три иона в воде. Сахар растворяется в воде, но не распадается на ионы. Все эти вещества понизят температуру замерзания воды.
- Сделайте эксперимент еще дальше, исследуя повышение температуры кипения, еще одно коллигативное свойство вещества. Добавление сахара, соли или хлорида кальция изменит температуру кипения воды. Измерим ли эффект?