Поставете чаша, съдържаща чиста вода, до тази, съдържаща солена вода и постепенно понижавайте околната температура. При около 0 градуса по Целзий (32 градуса по Фаренхайт) чистата вода ще се заледява и постепенно ще замръзва, докато солената вода остава течна. При определена температура под тази, при която сладката вода замръзва, солената вода също ще замръзне. Действителната температурна разлика зависи от концентрацията на солта. Причината това да се случи е свързана с наличието на солени йони във водата. Те физически пречат на тенденцията на водните молекули да се нареждат в кристална структура.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Солената вода има по-ниска точка на замръзване от чистата вода. Водата на повърхността на соления лед е по-студена, така че ледът се чувства по-студен от чист воден лед.
Какво се случва, когато водата замръзне?
Всяка водна молекула е комбинация от един кислород и два водородни атома, подредени в триъгълник. Тази асиметрична подредба придава на молекулата полярност - едната страна има нетен положителен заряд, докато другата страна е отрицателна. Поради тази полярност молекулите се привличат една към друга. Молекулите обаче са в постоянно движение, но непрекъснато вибрират и се движат една около друга. Когато намалите температурата, молекулите се забавят и тъй като имат по-малко енергия, започват да се придържат една към друга. В точката на замръзване енергията на движение е толкова ниска, че молекулите се слеят в твърда структура.
Добавете малко сол
Натриевият хлорид (NaCl) или каменната сол се състои от положително зареден натриев йон и отрицателен хлорен йон, свързани заедно чрез електростатично привличане в решетъчна структура. Когато поставите солта във вода, полярните водни молекули нарушават структурата и обграждат отделните йони, които се разпръскват в разтвор. Когато температурата спадне, йоните пречат на способността на водните молекули да образуват кристал структура и сместа няма да се превърне в твърдо вещество, докато не понижите температурата под точката на замръзване на чиста вода. Новата точка на замръзване зависи от концентрацията на солта, но най-ниската, която може да достигне, е -21,1 C (-5,98 F). Това се случва при насищане, когато повече сол няма да се разтвори.
Ледът с по-ниска точка на замръзване се чувства по-студен
Ако вземете замразено кубче солена вода, може да се почувствате по-студено от кубче чиста вода. Има няколко причини за това. Едно от тях е, че за да бъде замразено, кубчето лед със солена вода трябва да бъде с по-ниска температура от кубче лед с чиста вода.
Другата причина е, че повърхностният слой вода върху куба също е с по-ниска температура. На повърхността на всяко кубче лед протича процес на обмен между вода в течно и твърдо състояние. Наличието на сол във водата понижава точката на равновесие на този обмен, като понижава точката на замръзване на течната вода. Следователно водата, която усещате на повърхността на куб със солена вода, е по-студена от тази на куб с чиста вода. Тази динамика също така предотвратява замръзването на водата, която влиза в контакт с леда, поради което изглежда, че солта топи леда.
