لماذا إضافة الملح إلى الماء يجعله أكثر برودة؟

غالبًا ما يستخدم الملح في صانعات الآيس كريم لجعل الماء المحيط بالوعاء الداخلي باردًا بدرجة كافية لتجميد الكريمة. في الواقع ، في غضون نصف ساعة أو نحو ذلك ، يمكن للمياه فائقة البرودة تجميد الكريمة المحلاة بدرجة كافية لتحويلها إلى آيس كريم. كيف يجعل الملح الماء باردا جدا؟

لفهم هذه الظاهرة بشكل أفضل يتطلب فهم العلاقة بين درجة الحرارة والحالات الفيزيائية للمياه. تعتمد حركة جزيئات الماء على درجة حرارة الماء. درجات الحرارة الدافئة تعني حركة سريعة. إذا أصبحت الحركة سريعة بدرجة كافية ، يتم إنتاج البخار. تعني درجات الحرارة الباردة حركة أقل حتى تصل درجة الحرارة إلى نقطة منخفضة بما يكفي لإيقاف الحركة الجزيئية تمامًا في عملية نسميها التجميد.

فكيف يجعل الملح (كلوريد الصوديوم) الماء أكثر برودة؟ في الجوهر ، لا. يعمل الملح على خفض درجة تجمد الماء حتى يصبح الماء أكثر برودة من 32 درجة فهرنهايت (صفر درجة مئوية) قبل أن يتحول إلى جليد. في الواقع ، يمكن أن تصل درجة حرارة الماء المحتوي على الملح إلى ما يقرب من 6 درجات فهرنهايت.

عند صنع الآيس كريم ، توضع الكريمة في علبة وتدور داخل حمام جليدي. إذا لم يتم إضافة الملح إلى الحمام الجليدي ، فإن أدنى درجة حرارة يمكن أن تصل إلى 32 درجة فهرنهايت. بينما يمكن أن يتجمد الكريم عند درجة الحرارة هذه ، فإنه يمكنه فعل ذلك بسرعة أكبر عند درجة حرارة منخفضة. عندما يضاف الملح إلى الحمام الجليدي (عادة الملح الصخري في صناعة الآيس كريم) ، فإنه يتلامس مع طبقة رقيقة من الماء على سطح الجليد الذائب. يذوب الملح ويصبح الماء مالحًا. يحتوي هذا الماء المالح على نقطة تجمد منخفضة ، وبالتالي يمكن أن تصبح درجة حرارة الحمام الجليدي أكثر برودة ، وبالتالي يتم تجميد الآيس كريم بسرعة أكبر.

يستخدم مبدأ الملح الذي يخفض درجة تجمد الماء بشكل متكرر للحفاظ على الطرق آمنة في الشتاء. أثناء أحداث الثلج والجليد ، تنشر الشاحنات طبقة رقيقة من الملح على الطرق. يؤدي هذا إلى ذوبان الجليد والثلج عند الاصطدام بدلاً من التجمد ويجعل الطرق رطبة وليست جليدية وخطيرة. ومع ذلك ، هناك حد لمدى برودة الماء قبل التجميد ؛ في درجات الحرارة شديدة البرودة ، يكون وضع الرمال على الطرق لزيادة الاحتكاك أكثر فائدة من استخدام الملح. يمكن استخدام أنواع الملح بخلاف كلوريد الصوديوم في درجات الحرارة الباردة. يمكن لكلوريد الكالسيوم وكلوريد المغنيسيوم ، على سبيل المثال ، إذابة الجليد عند درجات حرارة منخفضة. ومع ذلك ، يمكن أن تكون بعض هذه المركبات ضارة بالبيئة ولا تستخدم إلا في بعض الأحيان.

سيوفر استخدام الثلج المسحوق مع الملح مساحة سطح أكبر يمكن إذابة الملح عليها ، مما يؤدي إلى ذوبان أسرع استخدام المزيد من قطع الثلج المجروش في آلة صنع الآيس كريم ، على سبيل المثال ، سيكون أكثر فعالية من استخدام عدد أقل من المكعبات الكبيرة.

بينما يعمل الملح على خفض درجة تجمد الماء ، فإنه لا يخفض درجة غليان الماء. في الواقع ، سوف يغلي الماء المالح عند درجة حرارة أعلى من الماء غير المالح. مرة أخرى ، لا تؤدي إضافة الملح إلى الماء إلى خفض درجة الحرارة.