Ξέρετε ότι μπορείτε να πασπαλίζετε αλάτι σε ένα παγωμένο δρόμο ή το πεζοδρόμιο για να το κρατήσετε παγωμένο, αλλά ξέρετε πώς το αλάτι λιώνει πάγο; Ρίξε μια ματιά στο καταστολή κατάψυξης να κατανοήσουν πώς λειτουργεί.
Λέξεις-κλειδιά: Γιατί το αλάτι λιώνει τον πάγο
- Το αλάτι λιώνει τον πάγο και βοηθά στην αποφυγή της νέας κατάψυξης μειώνοντας το σημείο πήξης του νερού. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται κατάθλιψη κατάψυξης.
- Το εύρος θερμοκρασίας εργασίας δεν είναι το ίδιο για όλους τους τύπους αλατιού. Για παράδειγμα, το χλωριούχο ασβέστιο μειώνει περισσότερο το σημείο πήξης από το χλωριούχο νάτριο.
- Εκτός από την τήξη του πάγου, η κατάψυξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή παγωτού χωρίς καταψύκτη.
Αλάτι, πάγο και κατάψυξη σημείου κατάψυξης
Το αλάτι λιώνει πάγο κυρίως επειδή η προσθήκη αλατιού μειώνεται 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 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. Εάν βάζετε 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 πάγος που λιώνει από την εκ νέου κατάψυξη. Το χλωριούχο μαγνήσιο λειτουργεί κάτω στους 5 ° F ενώ το χλωριούχο ασβέστιο μειώνεται στους -20 ° F.
Αν η θερμοκρασία πέσει κάτω από εκεί όπου το αλμυρό νερό μπορεί να παγώσει, η ενέργεια θα απελευθερωθεί όταν οι δεσμοί σχηματίζονται καθώς το υγρό γίνεται στερεό. Αυτή η ενέργεια μπορεί να είναι αρκετή για να λιώσει μια μικρή ποσότητα του καθαρού πάγου, διατηρώντας τη διαδικασία.
Χρησιμοποιήστε το αλάτι για την τήξη πάγου (Δραστηριότητα)
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, που προσθέτοντας αλάτι στο νερό παράγει ένα μίγμα τόσο κρύο που μπορεί να παγώσει τη θεραπεία σας. Εάν θέλετε απλώς να δείτε ένα παράδειγμα για το πώς μπορεί να πάρει ο ψυχρός πάγος και το αλάτι, ανακατέψτε 33 κιλά συνηθισμένου επιτραπέζιου 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.
Το επιτραπέζιο άλας διαλύεται σε ιόντα νατρίου και χλωρίου σε νερό. Η ζάχαρη διαλύεται στο νερό, αλλά δεν διαχωρίζεται σε ιόντα. Ποιο αποτέλεσμα θεωρείτε ότι θα προσθέσει ζάχαρη στο νερό θα είχε στο σημείο κατάψυξης; Μπορείτε να σχεδιάσετε ένα πείραμα για να δοκιμάσετε την υπόθεσή σας;
Πέρα από το αλάτι και το νερό
Η τοποθέτηση αλατιού στο νερό δεν είναι ο μόνος χρόνος που εμφανίζεται η κατάψυξη του σημείου πήξης. Κάθε φορά που προσθέτετε σωματίδια σε ένα υγρό, χαμηλώστε το σημείο πήξης και αυξήστε το σημείο βρασμού του. Ένα άλλο καλό παράδειγμα κατάθλιψης κατάψυξης είναι η βότκα. Η βότκα περιέχει και αιθανόλη και νερό. Συνήθως, η βότκα δεν παγώνει σε οικιακό καταψύκτη. Η αλκοόλη στο νερό μειώνει το σημείο πήξης του νερού.
Πηγές
- Atkins, Peter (2006). Atkins 'Physical Chemistry. Oxford University Press. σ. 150–153. ISBN 0198700725.
- Petrucci, Ralph Η.; Harwood, William S.; Ρέγγα, F. Geoffrey (2002). Γενική Χημεία (8η έκδοση). Prentice-Hall. Π. 557-558. ISBN 0-13-014329-4.