Druska ištirpdo ledą iš esmės todėl pridedant druskos nuleidžia vandens užšalimo temperatūra. Kaip tai tirpdo ledus? Na, taip nėra, nebent su ledu yra mažai vandens. Geros žinios yra tai, kad norint pasiekti efektą, jums nereikia vandens baseino. Paprastai ledas yra padengtas su plona plėvele skysto vandens, o tai viskas, ko reikia.
Grynas vanduo užšąla esant 32 ° F (0 ° C). Vanduo su druska (arba bet kuri kita jame esanti medžiaga) užšaltų esant žemesnei temperatūrai. Tai, kokia žema bus temperatūra, priklauso nuo apledėjimo priemonė. Jei įdėsite druska ant ledo esant tokiai situacijai, kai temperatūra niekada nepakils iki naujos druskos-vandens tirpalo užšalimo temperatūros, naudos nepamatysite. Pvz., Stalo druskos išminkymas (natrio chloridas) ant ledo, kai jis 0 ° F, nepadarys nieko daugiau, tik padengdamas ledą druskos sluoksniu. Kita vertus, jei tą pačią druską įdėsite ant ledo esant 15 ° F, druska galės užkirsti kelią tirpstantis ledas nuo pakartotinio užšalimo. Magnio chloridas veikia iki 5 ° F, o kalcio chloridas veikia iki -20 ° F.
Pagrindiniai išpardavimai: kaip druska tirpina ledą
- Druska tirpdo ledą ir padeda neleisti vandeniui vėl užšalti, nes sumažėja vandens užšalimo temperatūra. Šis reiškinys vadinamas užšalimo taško depresija.
- Druska padeda tik tuo atveju, jei yra šiek tiek skysto vandens. Druska turi ištirpti į savo jonus, kad veiktų.
- Skirtingos druskos rūšys naudojamos kaip apledėjimo priemonės. Kuo daugiau dalelių (jonų) susidaro, kai druska ištirpsta, tuo labiau ji sumažina užšalimo tašką.
Kaip tai veikia
Druska (NaCl) ištirpsta į jos jonus vandenyje, Na+ ir Cl-. Jonai pasklinda po vandenį ir blokuoja vandens molekules pakankamai arti vienas kito ir tinkama orientacija, kad jie galėtų susiformuoti į kietą formą (ledą). Ledas sugeria energiją iš aplinkos, kad pereitų fazę iš kietos į skystą. Dėl to grynas vanduo gali vėl užšalti, tačiau vandenyje esanti druska neleidžia jam virsti ledu. Tačiau vanduo tampa šaltesnis nei buvo. Temperatūra gali nukristi žemiau gryno vandens užšalimo taško.
Pridėjus bet kokių priemaišų į skystį, sumažėja jo užšalimo temperatūra. Junginio prigimtis neturi reikšmės, tačiau svarbu, kiek dalelių jis įsiskverbia į skystį. Kuo daugiau dalelių susidaro, tuo didesnis užšalimo taško slėgis. Taigi, tirpindami cukrų vandenyje, sumažėja ir vandens užšalimo temperatūra. Cukrus tiesiog ištirpsta į atskiras cukraus molekules, todėl jo poveikis užšalimo temperatūrai yra mažesnis, nei gautumėte pridėję vienodą kiekį druskos, kuri suskaidoma į dvi daleles. Druskos, kurios suskaidomos į daugiau dalelių, pavyzdžiui, magnio chloridas (MgCl2) turi dar didesnį poveikį užšalimo taškui. Magnio chloridas ištirpsta į tris jonus - vieną magnio katijoną ir du chlorido anijonus.
Dešinėje pusėje pridedant mažą kiekį netirpių dalelių, vanduo iš tikrųjų gali padėti užšalti aukštesnis temperatūra. Nors yra šiek tiek užšalimo taško sumažėjimo, jis yra lokalizuotas šalia dalelių. Dalelės veikia kaip branduolių susidarymo vietos, leidžiančios susidaryti ledui. Tai yra snaigių susidarymo debesyse prielaida ir tai, kaip slidinėjimo kurortai padaro sniegą, kai jis šiek tiek sušyla, o ne užšąla.
- Galite parodyti užšalimo taško depresija sau, net jei jūs neturite patogaus ledinio šaligatvio. Vienas iš būdų - pasidaryti savo ledai batonėlyje, kur pridedant druskos į vandenį susidaro toks šaltas mišinys, kad jis gali užšaldyti jūsų gydymą.
- Jei norite tik pamatyti pavyzdys kiek galima gauti šalto ledo ir druskos, sumaišykite 33 uncijas druskos su 100 uncijų susmulkinto ledo ar sniego. Būk atsargus! Mišinys bus apie -6 ° F (-21 ° C), kuris yra pakankamai šaltas, kad duotų nušalimą, jei jį laikysite per ilgai.
- Geresnį supratimą apie užšalimo taško sumažėjimą išnagrinėkite skirtingų medžiagų ištirpinimo vandenyje poveikį ir atkreipkite dėmesį į reikiamą temperatūrą. Geri palyginamų medžiagų pavyzdžiai yra valgomoji druska (natrio chloridas), kalcio chloridas ir cukrus. Pažiūrėkite, ar vandenyje galite ištirpinti vienodas kiekvienos medžiagos mases, kad gautumėte teisingą palyginimą. Natrio chloridas skyla į du jonus vandenyje. Kalcio chloridas vandenyje sudaro tris jonus. Cukrus ištirpsta vandenyje, tačiau jis neskyla į jokius jonus. Visos šios medžiagos sumažins vandens užšalimo tašką.
- Atlikite eksperimentą dar vieną žingsnį, ištyrę virimo taško pakilimą, dar vieną medžiagos kolageno savybę. Pridėjus cukraus, druskos ar kalcio chlorido, pasikeis vandens virimo temperatūra. Ar poveikis išmatuojamas?