Asetage puhta veega tass soolase veega tassi kõrvale ja alandage ümbritsevat temperatuuri järk-järgult. Umbes 0 kraadi Celsiuse järgi (32 kraadi Fahrenheiti) jääb puhas vesi üle ja külmub järk-järgult, samal ajal kui soolane vesi jääb vedelaks. Teatud temperatuuril, mis on madalam sellest, kui värske vesi külmus, külmub ka soolane vesi. Tegelik temperatuuride erinevus sõltub soola kontsentratsioonist. Põhjus, miks see juhtub, on seotud soolaioonide esinemisega vees. Need häirivad füüsiliselt veemolekulide kalduvust kristallstruktuuri rivistuda.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Soolase vee külmumistemperatuur on madalam kui puhta veega. Soolase jää pinnal on vesi külmem, nii et jää tundub külmem kui puhta vee jää.
Mis juhtub vee jäätumisel?
Iga veemolekul on ühe hapniku ja kahe kolmnurka paigutatud vesiniku aatomi kombinatsioon. Selline asümmeetriline paigutus annab molekulile polaarsuse - ühel küljel on positiivne netolaeng, teisel küljel negatiivne. Selle polaarsuse tõttu tõmbavad molekulid üksteist. Molekulid on pidevas liikumises, kuid vibreerivad ja liiguvad lakkamatult üksteise ümber. Temperatuuri langetamisel aeglustuvad molekulid ja kuna neil on vähem energiat, hakkavad nad üksteise külge kleepuma. Külmumispunktis on liikumisenergia nii madal, et molekulid ühinevad tahkeks struktuuriks.
Lisage veidi soola
Naatriumkloriid (NaCl) ehk kivisool koosneb positiivselt laetud naatriumioonist ja negatiivsest klooriioonist, mis on elektrostaatilise ligitõmbamise teel ühendatud võre struktuuri. Kui panete soola vette, purustavad polaarsed veemolekulid struktuuri ja ümbritsevad üksikud ioonid, mis hajuvad lahuseks. Kui temperatuur langeb, häirivad ioonid veemolekulide võimet kristalli moodustada struktuuri ja segu ei muutu tahkeks enne, kui langetate temperatuuri alla puhta külmumispunkti vesi. Uus külmumistemperatuur sõltub soola kontsentratsioonist, kuid madalaim, mis see võib minna, on -21,1 C (-5,98 F). See juhtub küllastumisel, kui enam soola ei lahustu.
Madalama külmumispunktiga jää tundub külmem
Kui võtate kätte külmunud soolavee kuubiku, võib see tunduda külmem kui puhta vee kuubik. Sellel on paar põhjust. Üks on see, et külmutamiseks peab soolase vee jääkuubik olema madalama temperatuuriga kui puhta vee jääkuubik.
Teine põhjus on see, et kuubi pealmine veekiht on ka madalamal temperatuuril. Iga jääkuubiku pinnal toimub vedelas ja tahkes olekus vee vahetusprotsess. Soola olemasolu vees vähendab selle vahetuse tasakaalupunkti, vähendades vedeliku külmumistemperatuuri. Järelikult on vesi, mida tunnete soolase veekuubiku pinnal, külmem kui puhta veega kuubikul. See dünaamika hoiab ära ka jääga kokkupuutuva vee jäätumise, mistõttu sool näib jää sulatavat.
