चीनी क्यों पिघलती है बर्फ?

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सर्दियों की बर्फ को पिघलाने के लिए रोडवेज पर बर्फ फैलाना आम बात है, लेकिन बर्फ के अभाव में आप चीनी का भी इस्तेमाल कर सकते हैं। वास्तव में, आप पानी में घुलने वाले किसी भी पदार्थ का उपयोग कर सकते हैं। चीनी नमक की तरह काम नहीं करेगी, और यह सब चिपचिपा पानी का मुद्दा है जो सड़क के किनारे की गंदगी को टाफी में बदल देता है। लेकिन चूंकि यह पानी के हिमांक को कम करता है, बर्फ पिघलती रहेगी, जब तक कि बाहर का तापमान बहुत ठंडा न हो। ऐसा होने का कारण यह है कि पानी में घुला कोई भी विलेय पानी के अणुओं की ठोस रूप में जमने की क्षमता में हस्तक्षेप करता है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

चीनी पानी के अणुओं से जुड़कर और उनके बीच अधिक जगह बनाकर पानी के हिमांक को कम करती है। यह उन्हें इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों को दूर करने में मदद करता है जो उन्हें एक ठोस संरचना में बांधते हैं। पानी में घुलने वाले किसी भी पदार्थ के लिए भी यही सच है।

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जब पानी बर्फ की ठोस अवस्था में होता है, तो अणु एक दूसरे से एक क्रिस्टल संरचना में बंध जाते हैं, जिससे उनमें से किसी में भी बचने की ऊर्जा नहीं होती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अणु कंपन ऊर्जा और गति की स्वतंत्रता प्राप्त करते हैं। एक महत्वपूर्ण बिंदु पर, वे इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों से मुक्त हो सकते हैं जो उन्हें एक क्रिस्टलीय संरचना में बांधते हैं और तरल अवस्था में अधिक स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। आप इस महत्वपूर्ण बिंदु को अच्छी तरह से जानते हैं क्योंकि इसका गलनांक 32 डिग्री फ़ारेनहाइट (0 डिग्री सेल्सियस) पर होता है।

जब पानी तरल अवस्था में होता है, और आप तापमान कम करते हैं, तो अणु ऊर्जा खो देते हैं और अंततः एक क्रिस्टल संरचना में जमा हो जाते हैं। इस महत्वपूर्ण तापमान पर, हिमांक बिंदु, अणुओं में इलेक्ट्रोस्टैटिक बांड से बचने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है वे एक दूसरे पर काम करते हैं, इसलिए वे "निष्क्रिय" अवस्था में बस जाते हैं जैसे कि सर्दियों से बचने के लिए बिल्लियों का एक समूह एक साथ मंडराता है सर्द। फिर, यह इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल हैं जो वे एक दूसरे पर लगाते हैं जो ऐसा होने का कारण बनते हैं।

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कोई भी विलेय जो पानी में घुल जाता है, काफी सरल कारण से हिमांक को कम कर देता है। जब कोई पदार्थ घुल जाता है, तो पानी के अणु उसे घेर लेते हैं और इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से उससे जुड़ जाते हैं। विलेय पानी के अणुओं के बीच जगह प्रदान करता है और एक दूसरे पर उनके द्वारा लगाए गए आकर्षण को कम करता है। नतीजतन, उन्हें अपनी आवाजाही की स्वतंत्रता बनाए रखने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है और वे कम तापमान पर तरल अवस्था में रहेंगे।

ऐसा होता है कि क्या विलेय कण अलग-अलग आयन हैं, जैसे नमक में सोडियम और क्लोराइड आयन, या बड़े, जटिल अणु जैसे सुक्रोज (टेबल शुगर), जिसका रासायनिक सूत्र C है₁₂एच₂₂हे₁₁. प्रति अणु 45 परमाणुओं के साथ, चीनी पानी के अणुओं को छोटे, अधिक दृढ़ता से चार्ज किए गए आयनों के रूप में प्रभावी ढंग से अलग नहीं करती है, यही कारण है कि चीनी पिघलने बिंदु को नमक के रूप में प्रभावी ढंग से कम नहीं करती है। एक अन्य संबंधित कारण यह है कि हिमांक पर प्रभाव विलेय के आयतन पर निर्भर करता है। चूंकि चीनी के अणु नमक आयनों की तुलना में बहुत बड़े होते हैं, उनमें से कम पानी की एक निश्चित मात्रा में फिट होंगे।

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यह कहना थोड़ा गलत है कि चीनी बर्फ को पिघलाती है। वास्तव में क्या होता है कि यह हिमांक को कम करता है, इसलिए ठंडे तापमान पर पानी तरल अवस्था में रह सकता है। यह पानी के अणुओं के बीच जगह प्रदान करके और एक दूसरे पर उनके आकर्षण को कम करके ऐसा करता है। यदि आप बर्फ पर चीनी को 30 डिग्री फ़ारेनहाइट (-1.1 डिग्री सेल्सियस) पर फेंकते हैं, तो बर्फ पिघल जाएगी, लेकिन यदि तापमान कम हो जाता है, तो पानी अंततः जम जाएगा। नया हिमांक शुद्ध जल के हिमांक से कम होता है, लेकिन यदि आप बर्फ पर नमक फेंकते हैं तो इससे अधिक होगा।