Kuidas sool sulatab jää ja hoiab ära vee külmumise

Sool sulab jää sisuliselt seetõttu soola lisamine alandab vee külmumispunkt. Kuidas see jää sulab? Noh, ei saa, kui just jääga pole vähe vett. Hea uudis on see, et efekti saavutamiseks pole vaja veekogu. Jää on tavaliselt kaetud õhukese kilega vedelat vett, mis on kõik, mida see võtab.

Puhas vesi külmub temperatuuril 32 ° F (0 ° C). Vesi soolaga (või mõni muu selles sisalduv aine) külmub mõnel madalamal temperatuuril. See, kui madal temperatuur on, sõltub jäätõrjevahend. Kui paned sool jääl olukorras, kus temperatuur ei tõuse kunagi soolase vee lahuse uue külmumispunkti juurde, ei näe te sellest mingit kasu. Näiteks lauasoola viskamine (naatriumkloriid) jääle, kui see on 0 ° F, ei tee muud kui jää katmine soolakihiga. Teisest küljest, kui paned sama soola jääle temperatuuril 15 ° F, suudab sool seda ennetada jää sulamine uuesti külmutamisest. Magneesiumkloriid toimib temperatuurini 5 ° F, kaltsiumkloriid temperatuurini -20 ° F.

Peamised võtmed: kuidas sool sulab jää

Sool (NaCl) lahustub oma ioonideks vees, Na⁺ ja Cl^-. Ioonid hajuvad kogu vees ja takistavad veemolekulide jõudmist piisavalt lähestikku ja õiges orientatsioonis, et nad saaksid moodustuda tahkesse vormi (jää). Jää neelab oma ümbrusest energiat, et läbi viia faasi üleminek tahkest vedelikuks. See võib põhjustada puhta vee uuesti külmumist, kuid vees olev sool takistab selle jääl muutumist. Vesi läheb aga külmemaks, kui oli. Temperatuur võib langeda puhta vee külmumistemperatuurist madalamale.

Lisandi lisamine vedelikule alandab selle külmumispunkti. Ühendi olemusel pole tähtsust, kuid oluline on osakeste arv, milleks see vedelikku sisse tungib. Mida rohkem osakesi toodetakse, seda suurem on külmumispunkti langus. Nii alandab suhkru lahustamine vees ka vee külmumispunkti. Suhkur lahustub lihtsalt üksikuteks suhkru molekulideks, nii et selle mõju külmumistemperatuurile on väiksem kui siis, kui lisate võrdse koguse soola, mis jaguneb kaheks osaks. Soolad, mis lagunevad rohkemateks osakesteks, näiteks magneesiumkloriid (MgCl₂) on veelgi suurem mõju külmumistemperatuurile. Magneesiumkloriid lahustub kolmeks iooniks - üheks magneesiumi katiooniks ja kaheks kloriidi aniooniks.

Klapi poolelt võib väikese koguse lahustumatute osakeste lisamine aidata vett temperatuuril a külmuda kõrgem temperatuur. Kuigi on pisut külmumistemperatuuri langust, on see lokaliseeritud osakeste lähedal. Osakesed toimivad tuuma moodustumiskohtadena, mis võimaldavad jää moodustumist. See on eeldus pilvedes lumehelveste moodustumisel ja selles, kuidas suusakuurordid lund tekitavad, kui see on pisut soojendav kui külm.

• Saate näidata selle mõju külmumistemperatuuri langus ise, isegi kui teil pole jäist kõnniteed käepärast. Üks võimalus on teha oma jäätis kotletis, kus soola lisamisel vette saadakse segu nii külmaks, et see võib teie maiuse külmutada.
• Kui soovite lihtsalt näha näide külma jää ja soola saamiseks segage 33 untsi soola 100 untsi purustatud jää või lumega. Ole ettevaatlik! Segu temperatuur on umbes -6 ° F (-21 ° C), mis on piisavalt külm, et tekitada külmakahjustusi, kui seda liiga kaua käes hoida.
• Külmumistemperatuuri languse paremaks mõistmiseks uurige erinevate ainete lahustumist vees ja pange tähele selle külmutamiseks vajalikku temperatuuri. Headeks näideteks võrreldavate ainete kohta on lauasool (naatriumkloriid), kaltsiumkloriid ja suhkur. Õiglase võrdluse saamiseks vaadake, kas saate lahustada vees iga aine võrdsed massid. Naatriumkloriid laguneb vees kaheks iooniks. Kaltsiumkloriid moodustab vees kolm iooni. Suhkur lahustub vees, kuid see ei lagune ioonideks. Kõik need ained alandavad vee külmumispunkti.
• Tehke katse sammu võrra kaugemale, uurides keemistemperatuuri tõusu, mis on veel üks aine kollageeriv omadus. Suhkru, soola või kaltsiumkloriidi lisamine muudab vee keemistemperatuuri. Kas mõju on mõõdetav?