Salz wird oft in Eiscrememaschinen verwendet, um das Wasser um den Innenbehälter kalt genug zu machen, um die Sahne einzufrieren. Tatsächlich kann das superkalte Wasser innerhalb einer halben Stunde gesüßte Sahne genug gefrieren, um sie in Eiscreme zu verwandeln. Wie macht Salz Wasser so kalt?
Wasserphysik
Um dieses Phänomen besser zu verstehen, muss man den Zusammenhang zwischen Temperatur und den physikalischen Zuständen von Wasser verstehen. Die Bewegung der Wassermoleküle ist abhängig von der Temperatur des Wassers. Warme Temperaturen bedeuten schnelle Bewegung. Wenn die Bewegung schnell genug wird, wird Dampf erzeugt. Kalte Temperaturen bedeuten weniger Bewegung, bis die Temperatur einen Punkt erreicht, der niedrig genug ist, um die molekulare Bewegung in einem Prozess, den wir Gefrieren nennen, vollständig zu stoppen.
Gefrierpunkt
Wie also macht Salz (Natriumchlorid) Wasser kälter? Im Wesentlichen tut es das nicht. Salz senkt den Gefrierpunkt von Wasser, sodass das Wasser kälter als 32 Grad Fahrenheit (Null Grad Celsius) werden kann, bevor es zu Eis wird. Tatsächlich kann salzhaltiges Wasser Temperaturen von fast minus 6 Grad F erreichen.
Wenn Eiscreme hergestellt wird, wird Sahne in einen Kanister gegeben und in einem Eisbad gedreht. Wenn dem Eisbad kein Salz zugesetzt wird, beträgt die niedrigste Temperatur, die es erreichen kann, 32 Grad F. Während die Creme bei dieser Temperatur gefrieren kann, kann dies bei einer niedrigeren Temperatur schneller geschehen. Wenn dem Eisbad Salz hinzugefügt wird (meist Steinsalz bei der Eisherstellung), kommt es mit der dünnen Wasserschicht auf der Oberfläche des schmelzenden Eises in Kontakt. Das Salz löst sich auf und das Wasser wird salzig. Dieses Salzwasser hat einen niedrigeren Gefrierpunkt, so dass die Temperatur des Eisbades noch kälter werden kann und somit das Eis schneller gefriert.
Verwendung von Salz zum Schmelzen von Eis
Um die Straßen im Winter sicher zu halten, wird häufig das Prinzip der Gefrierpunktserniedrigung von Wasser eingesetzt. Bei Schnee- und Eisereignissen verteilen Lastwagen eine dünne Salzschicht auf den Fahrbahnen. Dies führt dazu, dass Schnee und Eis beim Aufprall schmelzen, anstatt zu gefrieren, und die Straßen werden eher nass als vereist und gefährlich. Es gibt jedoch eine Grenze, wie kalt Wasser werden kann, bevor es gefriert; Bei extrem kalten Temperaturen ist es sinnvoller, Sand auf die Straßen aufzutragen, um die Reibung zu erhöhen, als Salz. Bei kälteren Temperaturen können andere Salzarten als Natriumchlorid verwendet werden. Calciumchlorid und Magnesiumchlorid zum Beispiel können Eis bei niedrigen Temperaturen schmelzen. Einige dieser Verbindungen können jedoch umweltschädlich sein und werden nur gelegentlich verwendet.
Auswirkungen von Eiszerkleinerung
Die Verwendung von zerstoßenem Eis mit Salz bietet eine größere Oberfläche, auf der das Salz gelöst werden kann, was zu einem schnelleren Schmelzen führt. Die Verwendung von mehr zerstoßenen Eiswürfeln in Ihrer Eismaschine ist beispielsweise effektiver als die Verwendung von weniger großen Würfeln.
Kochendes Salzwasser
Salz senkt zwar den Gefrierpunkt von Wasser, aber nicht den Siedepunkt. Tatsächlich kocht salziges Wasser bei einer höheren Temperatur als nicht salziges Wasser. Auch hier senkt die Zugabe von Salz zu Wasser die Temperatur nicht.