Kodėl druska tirpdo ledą? Mokslas, kaip tai veikia

Supraskite chemiją, kodėl druska tirpdo ledą

Vyras Paryžiuje pasūdo šaligatvį, kad išvengtų ledo. Herv?? de Gueltzl / Getty Images

Jūs žinote, kad galite pabarstyti druskaapledėjęs keliasar šaligatvis, kad jis neapledėtų, bet ar žinote, kaip druska tirpdo ledą? Pažiūrėk į užšalimo taško depresija suprasti, kaip tai veikia.

Pagrindiniai pasiūlymai: kodėl druska tirpdo ledą

• Druska tirpdo ledą ir padeda išvengti pakartotinio užšalimo, nes sumažina vandens užšalimo temperatūrą. Šis reiškinys vadinamas užšalimo taško depresija.
• Darbinės temperatūros diapazonas nėra vienodas visų rūšių druskoms. Pavyzdžiui, kalcio chloridas užšalimo temperatūrą sumažina labiau nei natrio chloridas.
• Be ledo tirpimo, ledams gaminti be šaldiklio galima naudoti užšalimo taško depresiją.

Druskos, ledo ir užšalimo taško depresija

Druska tirpdo ledą iš esmės, nes pridėjus druskos sumažėja užšalimo taškas vandens. Kaip tai tirpdo ledus? Na, ne, nebent su ledu yra šiek tiek vandens. Geros naujienos yra tai, kad norint pasiekti efektą, nereikia vandens telkinio. Ledas paprastai yra padengtas plona skysto vandens plėvele, to pakanka.

Grynas vanduo užšąla 32 °F (0 °C) temperatūroje. Vanduo su druska (ar bet kuri kita jame esanti medžiaga) užšals esant žemesnei temperatūrai. Kokia žema bus ši temperatūra, priklauso nuo ledo šalinimo priemonė . Jei įdedate druskos ant ledo tokioje situacijoje, kai temperatūra niekada nepasieks naujos druskos ir vandens tirpalo užšalimo taško, nematysite jokios naudos. Pavyzdžiui, mesti valgomąją druską ( natrio chloridas ) ant ledo, kai bus 0 °F, nieko daugiau, kaip tik padengs ledą druskos sluoksniu. Kita vertus, jei tą pačią druską įdėsite ant ledo 15 °F temperatūroje, druska galės užkirsti kelią tirpstantis ledas nuo pakartotinio užšalimo. Magnio chloridas veikia iki 5 °F, o kalcio chloridas veikia iki -20 °F.

Jei temperatūra nukrenta tiek, kiek sūrus vanduo gali užšalti, energija išsiskirs susidarius jungtims, nes skystis taps kietu. Šios energijos gali pakakti ištirpdyti nedidelį kiekį gryno ledo ir išlaikyti procesą.

Naudokite druską ledui ištirpinti (veikla)

Galite parodyti poveikį užšalimo taško depresija sau, net jei po ranka neturite apledėjusio šaligatvio. Vienas iš būdų – pasigaminti patiems ledai maišelyje , kur pridedant druskos su vandeniu susidaro toks šaltas mišinys, kad gali sušalti jūsų skanėstas. Jei tiesiog norite pamatyti pavyzdį, kaip gali šalti ledas ir druska, sumaišykite 33 uncijas paprastos valgomosios druskos su 100 uncijų susmulkinto ledo arba sniego. Būk atsargus! Mišinio temperatūra bus apie -6 °F (-21 °C), o tai pakankamai šalta, kad nušaltų, jei laikysite per ilgai.

Valgomoji druska vandenyje ištirpsta į natrio ir chlorido jonus. Cukrus ištirpsta vandenyje, bet nesiskiria į jonus. Kaip manote, kokį poveikį jo užšalimo temperatūrai turės cukraus įdėjimas į vandenį? Ar galite sukurti eksperimentą, kad patikrintumėte savo hipotezę?

Už druskos ir vandens

Druskos užpylimas ant vandens nėra vienintelis užšalimo taško sumažėjimas. Kiekvieną kartą, kai į skystį įdedate dalelių, sumažinate jo užšalimo temperatūrą ir padidinate virimo temperatūrą. Kitas geras užšalimo taško depresijos pavyzdys yra degtinė. Degtinėje yra ir etanolio, ir vandens. Paprastai, degtinė neužšąla namų šaldiklyje. Vandenyje esantis alkoholis sumažina vandens užšalimo temperatūrą.

Šaltiniai

• Atkinsas, Peteris (2006). Atkinso fizinė chemija . Oksfordo universiteto leidykla. 150–153 p. ISBN 0198700725.
• Petrucci, Ralph H.; Harwood, William S.; Silkė, F. Geoffrey (2002). Bendroji chemija (8 leidimas). Prentice-Hall. p. 557-558. ISBN 0-13-014329-4.