Suolaa käytetään usein jäätelönvalmistajissa, jotta sisäsäiliön ympärillä oleva vesi saadaan kylmäksi jäädyttämään kerma. Itse asiassa noin puolen tunnin sisällä erittäin kylmä vesi voi jäädyttää makeutettua kermaa tarpeeksi kääntääkseen sen jäätelöksi. Kuinka suola tekee vedestä niin kylmää?
Vesifysiikka
Tämän ilmiön ymmärtäminen edellyttää lämpötilan ja veden fyysisten tilojen suhteen ymmärtämistä. Vesimolekyylien liike riippuu veden lämpötilasta. Lämmin lämpötila tarkoittaa nopeaa liikettä. Jos liike saa tarpeeksi nopeasti, syntyy höyryä. Kylmät lämpötilat tarkoittavat vähemmän liikkumista, kunnes lämpötila saavuttaa riittävän matalan pisteen molekyyliliikkeen lopettamiseksi kokonaan prosessissa, jota kutsumme jäätymiseksi.
Jäätymispiste
Joten miten suola (natriumkloridi) tekee vedestä kylmempää? Pohjimmiltaan se ei. Suola alentaa veden jäätymispistettä, jotta vesi voi jäähtyä yli 32 Fahrenheit-astetta (nolla Celsius-astetta) ennen kuin se muuttuu jääksi. Itse asiassa suolaa sisältävä vesi voi saavuttaa lähes miinus 6 astetta F.
Kun jäätelöä valmistetaan, kerma laitetaan säiliöön ja pyöritetään jäähauteessa. Jos jäähauteeseen ei lisätä suolaa, sen alin lämpötila voi olla 32 astetta F. Vaikka kerma voi jäätyä tässä lämpötilassa, se voi tehdä sen nopeammin alemmassa lämpötilassa. Kun suolaa lisätään jäähauteeseen (yleensä kivisuolaa jäätelönvalmistuksessa), se joutuu kosketuksiin sulavan jään pinnalla olevan ohuen vesikerroksen kanssa. Suola liukenee ja vesi muuttuu suolaiseksi. Tämän suolaveden jäätymispiste on matalampi, joten jäähauteen lämpötila voi lämmetä vielä nopeammin.
Suolan käyttö jään sulattamiseksi
Veden jäätymispistettä alentavan suolan periaatetta käytetään usein pitämään tiet turvallisina talvella. Lumi- ja jäätilanteiden aikana kuorma-autot levittävät ohuen suolakerroksen ajoradoille. Tämä aiheuttaa lumen ja jään sulamisen iskujen sijasta jäätymisen sijaan ja tekee teistä märkä eikä jäistä ja vaarallista. Kylmästä vedestä voi kuitenkin muuttua ennen jäätymistä; äärimmäisen pakkasissa lämpötiloissa hiekan levittäminen teille kitkan lisäämiseksi on hyödyllisempää kuin suolan levittäminen. Kylmissä lämpötiloissa voidaan käyttää muita suolatyyppejä kuin natriumkloridia. Esimerkiksi kalsiumkloridi ja magnesiumkloridi voivat sulattaa jään matalissa lämpötiloissa. Jotkut näistä yhdisteistä voivat kuitenkin olla haitallisia ympäristölle ja niitä käytetään vain satunnaisesti.
Jään murskaamisen vaikutukset
Murskatun jään käyttäminen suolan kanssa antaa suuremman pinta-alan, jolle suola voidaan liuottaa, mikä johtaa nopeammin sulamiseen. Esimerkiksi useamman murskatun jääpalan käyttö jäätelökoneessasi on tehokkaampaa kuin vähemmän isojen kuutioiden käyttö.
Kiehuva suolavesi
Suola laskee veden jäätymispistettä, mutta se ei laske kiehumispistettä. Itse asiassa suolainen vesi kiehuu korkeammassa lämpötilassa kuin suolainen vesi. Jälleen suolan lisääminen veteen ei alenna lämpötilaa.