Kuinka suola sulaa jäätä ja estää vettä jäätymästä

Suola sulaa jäätä lähinnä siksi lisäämällä suolaa alentaa veden jäätymispiste. Kuinka tämä sulaa jäätä? No, ei, ellei jäällä ole saatavilla vähän vettä. Hyvä uutinen on, että sinun ei tarvitse uima-allasta vettä saavuttaaksesi vaikutuksen. Jää on yleensä päällystetty ohuella kalvolla nestemäistä vettä, mikä on kaikki mitä se vie.

Puhdas vesi jäätyy 0 ° C: n lämpötilassa. Vesi suolaa (tai mikä tahansa muu siinä oleva aine) jäätyy alhaisemmassa lämpötilassa. Se, kuinka alhainen tämä lämpötila on, riippuu jäänpoistoaine. Jos laitat suolaa jäällä tilanteessa, jossa lämpötila ei koskaan nouse suola-vesiliuoksen uuteen jäätymispisteeseen, et näe mitään hyötyä. Esimerkiksi ruokasuolan heittäminen (natriumkloridia) jäälle, kun se on 0 ° F, ei tee mitään muuta kuin peittämään jään kerroksella suolaa. Toisaalta, jos laitat saman suolan jäälle lämpötilassa 15 ° F, suola pystyy estämään sulava jää uudelleenjäädyttämisestä. Magnesiumkloridi laskee 5 ° F: seen, kun taas kalsiumkloridi laskee -20 ° F: seen.

Key Takeaways: Kuinka suola sulaa jään

Suola (NaCl) liukenee ioneihinsa vedessä, Na⁺ ja Cl^-. Ionit diffundoituvat vedessä ja estävät vesimolekyylejä pääsemästä tarpeeksi lähelle toisiaan ja oikeassa suunnassa organisoitumaan kiinteään muotoon (jään). Jää absorboi ympäristöstään energiaa siirtyäkseen vaiheesta kiinteästä nesteeseen. Tämä voi aiheuttaa puhtaan veden uudelleen jäätymisen, mutta vedessä oleva suola estää sitä muuttumasta jääksi. Vesi kuitenkin muuttuu kylmemmäksi kuin se oli. Lämpötila voi laskea puhtaan veden jäätymispisteen alapuolelle.

Epäpuhtauksien lisääminen nesteeseen alentaa sen jäätymispistettä. Yhdisteen luonteella ei ole merkitystä, mutta partikkelien määrä, johon se hajoaa nesteessä, on tärkeä. Mitä enemmän hiukkasia syntyy, sitä suurempi jäätymispiste laskee. Joten sokerin liuottaminen veteen alentaa myös veden jäätymispistettä. Sokeri yksinkertaisesti liukenee yksittäisiksi sokerimolekyyleiksi, joten sen vaikutus jäätymispisteeseen on pienempi kuin lisättäessä yhtä suuri määrä suolaa, joka hajoaa kahdeksi hiukkaseksi. Suolat, jotka hajoavat enemmän hiukkasiksi, kuten magnesiumkloridi (MgCl₂) on vielä suurempi vaikutus jäätymispisteeseen. Magnesiumkloridi liukenee kolmeen ioniin - yhteen magnesiumkationiin ja kahteen kloridi-anioniin.

Kääntöpuolelle pienen määrän liukenemattomien hiukkasten lisääminen voi todella auttaa vettä jäätymään lämpötilassa korkeampi lämpötila. Vaikka on vähän jäätymispisteen laskua, se sijaitsee paikallisesti hiukkasten lähellä. Hiukkaset toimivat ytimenmuodostuskohdina, jotka mahdollistavat jään muodostumisen. Tämä on lähtökohta pilvien lumihiutaleiden muodostumiselle ja siihen, kuinka hiihtokeskukset tekevät lunta, kun se on hieman lämmin kuin jäätyvä.

• Voit osoittaa jäätymispisteen masennus itse, vaikka sinulla ei olisi kätevää jäistä jalkakäytävää. Yksi tapa on tehdä oma jäätelöä baggie, jossa lisäämällä suolaa veteen, saadaan seos niin kylmäksi, että se voi jäädyttää hoitosi.
• Jos haluat vain nähdä esimerkki sekoita 33 unssia suolaa 100 unssiin murskattua jäätä tai lunta. Ole varovainen! Seoksen lämpötila on noin -6 ° F (-21 ° C), joka on tarpeeksi kylmä antamaan sinulle jäätymistä, jos pidät sitä liian kauan.
• Saa paremman käsityksen jäätymispisteen laskusta tutkimalla erilaisten aineiden liukenemisen veteen vaikutuksia ja huomioimalla lämpötilat, joita tarvitaan niiden jäätymiseen. Hyviä esimerkkejä vertailtavista aineista ovat ruokasuola (natriumkloridi), kalsiumkloridi ja sokeri. Katso, voitko liuottaa yhtä suuret massat kutakin ainetta veteen saadaksesi oikeudenmukaisen vertailun. Natriumkloridi hajoaa kahdeksi ioniksi vedessä. Kalsiumkloridi muodostaa vedessä kolme ionia. Sokeri liukenee veteen, mutta se ei hajoa ioneiksi. Kaikki nämä aineet alentavat veden jäätymispistettä.
• Suorita kokeilu askel pidemmälle tutkimalla kiehumispisteen korkeutta, toista aineen kollagoivia ominaisuuksia. Sokerin, suolan tai kalsiumkloridin lisääminen muuttaa lämpötilaa, jossa vesi kiehuu. Onko vaikutus mitattavissa?