Kā sāls izkausē ledu un novērš ūdens sasalšanu

Sāls ledu izkausē galvenokārt tāpēc, ka pievienojot sāli pazemina ūdens sasalšanas temperatūra. Kā tas izkausē ledu? Nu tā nav, ja vien kopā ar ledu nav pieejams nedaudz ūdens. Labā ziņa ir tā, ka, lai sasniegtu efektu, jums nav nepieciešams ūdens baseins. Parasti ledus ir pārklāts ar plānu plēvi šķidrā ūdens, kas ir viss, kas nepieciešams.

Tīrs ūdens sasalst 32 ° F (0 ° C) temperatūrā. Ūdens ar sāli (vai jebkura cita viela tajā) sasalst zemākā temperatūrā. Tas, cik zema būs šī temperatūra, ir atkarīgs no atledošanas līdzeklis. Ja jūs ievietojat sāls uz ledus situācijā, kad temperatūra nekad nesasniegs sālsūdens šķīduma jauno sasalšanas punktu, jūs neredzēsit nekādu labumu. Piemēram, mētājot galda sāli (nātrija hlorīds) uz ledus, kad tas ir 0 ° F, nedarīs neko vairāk kā ledus pārklāšanu ar sāls slāni. No otras puses, ja jūs uzlejat to pašu sāli uz ledus 15 ° F temperatūrā, sāls to var novērst kūstošs ledus no atkārtotas sasalšanas. Magnija hlorīds darbojas līdz 5 ° F, bet kalcija hlorīds samazina līdz -20 ° F.

Taustiņi, kā sāls kūst ledus

Sāls (NaCl) izšķīst savos jonos ūdenī, Na⁺ un Cl^-. Joni izkliedējas pa visu ūdeni un bloķē ūdens molekulas pietiekami tuvu satuvināties un pareizajā orientācijā, lai tās varētu izveidoties cietā formā (ledus). Ledus absorbē enerģiju no apkārtnes, pārejot no fāzes no cietas uz šķidrumu. Tas var izraisīt tīra ūdens atkārtotu sasalšanu, bet sāls ūdenī neļauj tam pārvērsties ledus. Tomēr ūdens kļūst vēsāks, nekā tas bija. Temperatūra var pazemināties zem tīra ūdens sasalšanas punkta.

Jebkura piemaisījuma pievienošana šķidrumam samazina tā sasalšanas punktu. Savienojuma raksturam nav nozīmes, taču ir svarīgs daļiņu skaits, kādos tas šķīst šķidrumā. Jo vairāk daļiņu tiek ražots, jo lielāka ir sasalšanas punkta pazemināšanās. Tātad, izšķīdinot cukuru ūdenī, pazeminās arī ūdens sasalšanas temperatūra. Cukurs vienkārši izšķīst atsevišķās cukura molekulās, tāpēc tā ietekme uz sasalšanas temperatūru ir mazāka, nekā jūs iegūtu, pievienojot vienādu daudzumu sāls, kas sadalās divās daļiņās. Sāļi, kas sadalās vairāk daļiņās, piemēram, magnija hlorīds (MgCl₂) ir vēl lielāka ietekme uz sasalšanas punktu. Magnija hlorīds izšķīst trīs jonos - vienā magnija katjonā un divos hlorīda anjonos.

No otras puses, pievienojot nelielu daudzumu nešķīstošu daļiņu, tas faktiski var palīdzēt ūdenim sasalst pie augstāk temperatūra. Kaut arī ir nedaudz sasalšanas punkta pazemināšanās, tas ir lokalizēts daļiņu tuvumā. Daļiņas darbojas kā kodolu veidošanās vietas, kas ļauj veidot ledu. Tas ir priekšnoteikums, lai sniegpārslas veidotos mākoņos un kā slēpošanas kūrorti sniegotu, kad tas nedaudz sasilda nekā aizsalst.

• Jūs varat parādīt sasalšanas punkta pazemināšanās pats, pat ja jums nav pa rokai apledojušas ietves. Viens veids ir padarīt savu saldējums bagetē, kur, pievienojot sāli ūdenim, tiek iegūts tik auksts maisījums, ka tas var iesaldēt jūsu ārstēšanu.
• Ja jūs vienkārši vēlaties redzēt piemērs Lai iegūtu aukstu ledu un sāli, sajauciet 33 unces sāls ar 100 uncēm sasmalcināta ledus vai sniega. Esi uzmanīgs! Maisījums būs aptuveni -6 ° F (-21 ° C), kas ir pietiekami auksts, lai radītu apsaldējumus, ja to pārāk ilgi turēsit.
• Iegūstiet labāku izpratni par sasalšanas temperatūras pazemināšanos, izpētot dažādu vielu izšķīdināšanas ūdenī efektu un ievērojot temperatūru, kas nepieciešama tā sasalšanai. Labi salīdzināmo vielu piemēri ir galda sāls (nātrija hlorīds), kalcija hlorīds un cukurs. Pārbaudiet, vai ūdenī varat izšķīdināt vienādas katras vielas masas, lai iegūtu taisnīgu salīdzinājumu. Nātrija hlorīds ūdenī sadalās divos jonos. Kalcija hlorīds ūdenī veido trīs jonus. Cukurs izšķīst ūdenī, bet tas nesadalās nevienā jonā. Visas šīs vielas pazeminās ūdens sasalšanas punktu.
• Veiciet eksperimentu soli tālāk, izpētot viršanas temperatūras paaugstināšanos, kas ir vēl viena vielas koligatīvā īpašība. Pievienojot cukuru, sāli vai kalcija hlorīdu, mainīsies ūdens vārīšanās temperatūra. Vai efekts ir izmērāms?