Aseta kuppi puhdasta vettä suolaisen veden viereen ja laske ympäristön lämpötilaa vähitellen. Noin 0 astetta (32 astetta Fahrenheit) puhdas vesi jäätyy ja jäätyy vähitellen samalla, kun suolainen vesi pysyy nestemäisenä. Tietyssä lämpötilassa, joka on matalampi kuin makea vesi jäätyi, myös suolavesi jäätyy. Todellinen lämpötilaero riippuu suolapitoisuudesta. Syy tähän johtuu suolan ionien läsnäolosta vedessä. Ne häiritsevät fyysisesti vesimolekyylien taipumusta jonota kristallirakenteeseen.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Suolaisen veden jäätymispiste on matalampi kuin puhtaalla vedellä. Suolaisen jään pinnalla oleva vesi on kylmempää, joten jää tuntuu kylmemmältä kuin puhdas vesi.
Mitä tapahtuu, kun vesi jäätyy?
Jokainen vesimolekyyli on yhdistelmä yhdestä hapesta ja kahdesta vetyatomista, jotka on järjestetty kolmioon. Tämä epäsymmetrinen järjestely antaa molekyylille napaisuuden - toisella puolella on positiivinen nettovaraus, kun taas toisella puolella on negatiivinen. Tämän napaisuuden vuoksi molekyylit vetävät puoleensa. Molekyylit ovat jatkuvassa liikkeessä, mutta värisevät ja liikkuvat jatkuvasti toistensa ympäri. Kun lasket lämpötilaa, molekyylit hidastuvat ja koska niillä on vähemmän energiaa, ne alkavat tarttua toisiinsa. Jäätymispisteessä liikeenergia on niin alhainen, että molekyylit yhdistyvät kiinteäksi rakenteeksi.
Lisää suolaa
Natriumkloridi (NaCl) tai kivisuola koostuu positiivisesti varautuneesta natrium-ionista ja negatiivisesta kloori-ionista, jotka on sidottu yhteen sähköstaattisen vetovoiman avulla ristikkorakenteeseen. Kun laitat suolan veteen, napaiset vesimolekyylit hajottavat rakenteen ja ympäröivät yksittäisiä ioneja, jotka leviävät liuokseen. Kun lämpötila laskee, ionit häiritsevät vesimolekyylien kykyä muodostaa kide rakenne, ja seos ei muutu kiinteäksi, ennen kuin lasket lämpötilan puhtaan jäätymispisteen alapuolelle vettä. Uusi jäätymispiste riippuu suolapitoisuudesta, mutta matalin se voi olla -21,1 ° C (-5,98 F) .Se tapahtuu kyllästyksessä, jolloin enää suolaa ei liukene.
Jää, jolla on alempi jäätymispiste, tuntuu kylmemmältä
Jos otat jäädytetyn suolaveden kuution, se saattaa tuntua kylmemmältä kuin kuutio puhdasta vettä. Tähän on pari syytä. Yksi on se, että jäätyneen suolaveden jääkuution on oltava alhaisemmassa lämpötilassa kuin puhtaan veden jääkuutio.
Toinen syy on, että kuution pintakerros on myös matalammassa lämpötilassa. Jokaisen jääkuution pinnalla tapahtuu vaihtoprosessi nestemäisessä ja kiinteässä tilassa olevan veden välillä. Suolan läsnäolo vedessä alentaa tämän vaihdon tasapainopistettä alentamalla nestemäisen veden jäätymispistettä. Näin ollen vesi, jonka tunnet suolavesiputken pinnalla, on kylmempi kuin puhtaan veden kuutiossa. Tämä dynaaminen estää myös jään kanssa kosketuksiin joutuvan veden jäätymisen, minkä vuoksi suola näyttää sulattavan jäätä.