Πώς το άλας λιώνει τον πάγο και εμποδίζει το πάγωμα του νερού

Το αλάτι λιώνει πάγο κυρίως επειδή προσθέτοντας αλάτι μειώνει το σημείο ψύξης του νερού. Πώς αυτό λιώνει πάγο; Λοιπόν, δεν υπάρχει, εκτός αν υπάρχει λίγο νερό με τον πάγο. Τα καλά νέα είναι ότι δεν χρειάζεστε μια δεξαμενή νερού για να επιτύχετε το αποτέλεσμα. Ο πάγος είναι συνήθως επικαλυμμένος με ένα λεπτό φιλμ του υγρού νερού, το οποίο είναι το μόνο που χρειάζεται.

Το καθαρό νερό παγώνει στους 32 ° F (0 ° C). Νερό με αλάτι (ή οποιαδήποτε άλλη ουσία μέσα σε αυτό) θα παγώσει σε κάποια χαμηλότερη θερμοκρασία. Πόσο χαμηλή αυτή η θερμοκρασία θα εξαρτηθεί από το παράγοντα αποπάγωσης. Αν βάζεις αλάτι στον πάγο σε μια κατάσταση όπου η θερμοκρασία δεν θα φτάσει ποτέ στο νέο σημείο κατάψυξης της λύσης θαλασσινού νερού, δεν θα δείτε κανένα όφελος. Για παράδειγμα, πετάξτε το επιτραπέζιο αλάτι (χλωριούχο νάτριο) σε πάγο όταν είναι 0 ° F δεν θα κάνει τίποτα περισσότερο από την επικάλυψη του πάγου με ένα στρώμα αλατιού. Από την άλλη πλευρά, εάν βάζετε το ίδιο αλάτι στον πάγο στους 15 ° F, το αλάτι θα είναι σε θέση να αποτρέψει

Λέξεις-κλειδιά: Πώς το αλάτι λιώνει τον πάγο

Το άλας (NaCl) διαλύεται στα ιόντα του σε νερό, Na⁺ και Cl^-. Τα ιόντα διαχέονται σε όλο το νερό και εμποδίζουν τα μόρια του νερού να φτάνουν αρκετά κοντά μαζί με τον σωστό προσανατολισμό για να οργανωθούν στη στερεά μορφή (πάγος). Ο πάγος απορροφά ενέργεια από το περιβάλλον του για να υποβληθεί στη μετάβαση φάσης από στερεό σε υγρό. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει εκ νέου πάγωμα του καθαρού νερού, αλλά το αλάτι στο νερό την εμποδίζει να μετατραπεί σε πάγο. Ωστόσο, το νερό γίνεται πιο κρύο από ό, τι ήταν. Η θερμοκρασία μπορεί να πέσει κάτω από το σημείο πήξης του καθαρού νερού.

Η προσθήκη τυχόν ακαθαρσιών σε ένα υγρό μειώνει το σημείο πήξης. Η φύση της ένωσης δεν έχει σημασία, αλλά ο αριθμός των σωματιδίων που διασπάται στο υγρό είναι σημαντικό. Όσο περισσότερα σωματίδια παράγονται, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατάθλιψη του σημείου πήξης. Έτσι, η διάλυση της ζάχαρης στο νερό μειώνει επίσης το σημείο πήξης του νερού. Η ζάχαρη απλώς διαλύεται σε μόρια μόρια ζάχαρης, οπότε η επίδρασή της στο σημείο κατάψυξης είναι μικρότερη από την προσθήκη ίσων ποσών αλατιού, τα οποία χωρίζονται σε δύο σωματίδια. Άλατα που διασπώνται σε περισσότερα σωματίδια, όπως το χλωριούχο μαγνήσιο (MgCl₂) έχουν ακόμη μεγαλύτερη επίδραση στο σημείο κατάψυξης. Το χλωριούχο μαγνήσιο διαλύεται σε τρία ιόντα - ένα κατιόν μαγνησίου και δύο χλωριούχα ανιόντα.

Από την άλλη πλευρά, προσθέτοντας μια μικρή ποσότητα αδιάλυτων σωματιδίων μπορεί πραγματικά να βοηθήσει το πάγωμα του νερού σε ένα πιο ψηλά θερμοκρασία. Ενώ υπάρχει λίγη καταστολή κατάψυξης, εντοπίζεται κοντά στα σωματίδια. Τα σωματίδια δρουν ως θέσεις πυρήνωσης που επιτρέπουν τον σχηματισμό πάγου. Αυτό είναι το σκεπτικό πίσω από το σχηματισμό νιφάδων στα σύννεφα και πώς τα χιονοδρομικά κέντρα κάνουν το χιόνι όταν είναι ελαφρώς ζεστό από το πάγωμα.

• Μπορείτε να αποδείξετε την επίδραση του καταστολή κατάψυξης τον εαυτό σας, ακόμη και αν δεν έχετε παγωμένο χειροποίητο πεζοδρόμιο. Ένας τρόπος είναι να φτιάξετε το δικό σας παγωτό σε ένα baggie, όπου η προσθήκη αλατιού στο νερό παράγει ένα τόσο κρύο μίγμα, μπορεί να παγώσει τη θεραπεία σας.
• Αν απλά θέλετε να δείτε ένα παράδειγμα για το πώς μπορεί να πάρει κρύος πάγος και αλάτι, ανακατέψτε 33 ουγκιές αλατιού με 100 ουγκιές θρυμματισμένου πάγου ή χιόνι. Πρόσεχε! Το μείγμα θα είναι περίπου -6 ° F (-21 ° C), το οποίο είναι αρκετά κρύο για να σας δώσει κρυοπαγήματα, αν το κρατάτε πολύ.
• Αποκτήστε καλύτερη κατανόηση της κατάπτωσης κατάψυξης εξετάζοντας το αποτέλεσμα της διάλυσης διαφόρων ουσιών στο νερό και επισημαίνοντας τη θερμοκρασία που απαιτείται για την κατάψυξη. Τα καλά παραδείγματα ουσιών για σύγκριση είναι το επιτραπέζιο αλάτι (χλωριούχο νάτριο), το χλωριούχο ασβέστιο και η ζάχαρη Δείτε αν μπορείτε να διαλύσετε ίσες μάζες κάθε ουσίας στο νερό για να έχετε μια δίκαιη σύγκριση. Το χλωριούχο νάτριο διασπάται σε δύο ιόντα σε νερό. Το χλωριούχο ασβέστιο σχηματίζει τρία ιόντα σε νερό. Η ζάχαρη διαλύεται στο νερό, αλλά δεν διασπάται σε ιόντα. Όλες αυτές οι ουσίες θα μειώσουν το σημείο πήξης του νερού.
• Πάρτε το πείραμα ένα βήμα παραπέρα διερευνώντας το ύψος σημείου βρασμού, μια άλλη ιδιοσυγκρασιακή ιδιότητα της ύλης. Η προσθήκη ζάχαρης, αλατιού ή χλωριούχου ασβεστίου θα αλλάξει τη θερμοκρασία με την οποία βράζει το νερό. Είναι το αποτέλεσμα μετρήσιμο;