Každý měl zkušenost s řešením něčeho zmrzlého. Možná jste dokonce byli svědky sledování, jak se na hladině vody pomalu vytváří led, když je teplota dostatečně nízká, nebo sledujete, jak se led nahrazuje vodou, když je teplota dostatečně teplá.
Různé kapaliny - voda, alkohol, kuchyňský olej atd. - zkušenosti fázové změny při různých teplotách. To znamená, že voda se pohybuje mezi pevnou (zmrazenou) a kapalnou při jedné teplotě, třením alkoholu o druhou a podobně pro jiné kapaliny.
Pevná látka, která se stává kapalinou, se nazývá tání; kapalina, která se stává pevnou látkou, se nazývá tuhnutí nebo zmrazení. Vypočítat teploty tuhnutí a tání směsných látek je složité a možná budete dokonce schopni otestujte je sami, zatímco online můžete vyhledat body mrazu běžných látek tabulky.
Co jsou zmrazování a tání?
Před zkoumáním zejména fenoménu zamrzání je užitečné si přečíst, co se rozumí fázemi a fázovými změnami.
Většina látek může existovat jako pevná látka, kapalina nebo plyn, pokud je dostatečně změněna teplota (a někdy i tlak). Voda je vzácná látka v tom, že může existovat jako pevná látka i kapalina při relativně pohodlných teplotách lidé dosáhnou stavu plynu při teplotě, která, i když je nebezpečná, není pro člověka nijak zvlášť extrémní (100 ° C nebo 212 ° C) ° F).
Jak již bylo uvedeno, tání je změna z pevné látky na kapalinu a zmrazení (nebo tuhnutí) je naopak. Kapalina, která se stává plynem, se nazývá vařící, které každý viděl. Opačný proces je známý jako kondenzace. Zřídka může pevná látka „přeskočit“ kapalnou fázi a stát se plynem (sublimace), nebo může dojít k opačnému směru (depozice).
Co ovlivňuje body mrazu a tání?
Pokud smícháte modrou a žlutou barvu dohromady ve stejném množství, získáte výsledek, který vypadá zeleně. Pokud však použijete převážně modrou nebo převážně žlutou barvu, výsledná barva se „nakloní“ směrem k barvě, kterou jste použili více, a do takové míry, která bude odpovídat nerovnováze složek.
Body tuhnutí směsí různých kapalin nebo kapalin s pevnými látkami v nich rozpuštěnými se mění podle vlastností složek podobně předvídatelným způsobem. Voda má pro kapalinu relativně vysoký bod tuhnutí, protože její vodíkové vazby se snadněji „zafixují na své místo“ než například u ethanolu (CH2CH3OH), který má bod tuhnutí –114 ° C nebo –174 ° F.
Když je látka rozpuštěna v kapalině, pevná látka, která se rozpouští, se nazývá rozpuštěná látka a kapalina se nazývá rozpouštědlo. Výsledná směs rozpuštěné látky a kapaliny se nazývá a řešení. Kdykoli se k rozpouštědlu přidá rozpuštěná látka, bod tuhnutí rozpouštědla se sníží.
Bod tuhnutí roztoku NaCl
Když je kuchyňská sůl (chlorid sodný) rozpuštěna ve vodě, snižuje bod tuhnutí ve vodě. To vysvětluje, proč vidíte kamiony, které po zimních deštích v chladném podnebí rušně solí silnice: Snižuje teplotu, při které voda vytváří na silnici led.
Také snížení bodu tuhnutí rozpouštědla přidáním rozpuštěné látky se nazývá a společný majetek, což znamená, že počet molekul, do kterých se rozpuštěná látka rozbije, nikoli její chemické složení, určuje rozsah deprese bodu mrazu. NaCl se rozpadá na dva atomy, ionty (nabité atomy) Na+ a Cl-. Přidání látky, která poskytuje tři „kousky“ na molekulu rozpuštěné látky, by snížilo bod tuhnutí o ještě větší množství než NaCl.
Kalkulačka bodu mrazu
Pomocí online kalkulačky můžete vyhledat body mrazu řady běžných kapalin ve stupních Celsia, Fahrenheita a Kelvina. Pokuste se sladit to, co víte o chemické struktuře těch jednodušších, s jejich body mrazu, abyste zjistili, zda vidíte nějaké vzory.