सेंधा नमक बर्फ को ठंडा क्यों बनाता है?

नमकीन पानी वाले कप के बगल में शुद्ध पानी वाला कप रखें और परिवेश का तापमान धीरे-धीरे कम करें। लगभग 0 डिग्री सेल्सियस (32 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर शुद्ध पानी बर्फ़ पर गिर जाएगा और धीरे-धीरे जम जाएगा जबकि खारा पानी तरल रहता है। जिस तापमान पर ताजा पानी जम जाता है, उससे नीचे एक निश्चित तापमान पर खारा पानी भी जम जाएगा। वास्तविक तापमान अंतर नमक की सांद्रता पर निर्भर करता है। ऐसा होने का कारण पानी में नमक आयनों की उपस्थिति है। वे भौतिक रूप से पानी के अणुओं की क्रिस्टल संरचना में पंक्तिबद्ध होने की प्रवृत्ति में हस्तक्षेप करते हैं।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

खारे पानी का हिमांक शुद्ध जल की तुलना में कम होता है। नमकीन बर्फ की सतह पर पानी ठंडा होता है, इसलिए बर्फ शुद्ध पानी की बर्फ की तुलना में अधिक ठंडी लगती है।

प्रत्येक जल अणु एक त्रिभुज में व्यवस्थित एक ऑक्सीजन और दो हाइड्रोजन परमाणुओं का एक संयोजन है। यह असममित व्यवस्था अणु को एक ध्रुवता प्रदान करती है - एक पक्ष का शुद्ध धनात्मक आवेश होता है जबकि दूसरा पक्ष ऋणात्मक होता है। इस ध्रुवता के कारण अणु एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं। अणु निरंतर गति में हैं, हालांकि, लगातार एक दूसरे के चारों ओर कंपन और घूम रहे हैं। जब आप तापमान कम करते हैं, तो अणु धीमे हो जाते हैं, और क्योंकि उनमें ऊर्जा कम होती है, वे एक-दूसरे से चिपकना शुरू कर देते हैं। हिमांक पर, गति की ऊर्जा इतनी कम होती है कि अणु एक ठोस संरचना में बंध जाते हैं।

सोडियम क्लोराइड (NaCl), या सेंधा नमक, एक धनात्मक आवेशित सोडियम आयन और एक ऋणात्मक क्लोरीन आयन होता है जो इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण द्वारा एक जाली संरचना में एक साथ बंधे होते हैं। जब आप पानी में नमक डालते हैं, तो ध्रुवीय पानी के अणु संरचना को तोड़ते हैं और अलग-अलग आयनों को घेर लेते हैं, जो घोल में फैल जाते हैं। जब तापमान नीचे जाता है, तो आयन पानी के अणुओं की क्रिस्टल बनाने की क्षमता में हस्तक्षेप करते हैं संरचना, और मिश्रण तब तक ठोस में नहीं बदलेगा जब तक आप तापमान को शुद्ध के हिमांक से कम नहीं करते पानी। नया हिमांक बिंदु नमक की सघनता पर निर्भर करता है, लेकिन यह सबसे कम -21.1 C (-5.98 F) जा सकता है। यह संतृप्ति पर होता है, जब कोई और नमक नहीं घुलेगा।

यदि आप खारे पानी का एक जमे हुए क्यूब उठाते हैं, तो यह शुद्ध पानी के एक क्यूब से ठंडा महसूस हो सकता है। इसके पीछे कुछ कारण हैं। एक यह है कि, जमे हुए होने के लिए, एक खारे पानी के बर्फ के घन को शुद्ध पानी के बर्फ के घन की तुलना में कम तापमान पर होना चाहिए।

दूसरा कारण यह है कि घन पर पानी की सतह की परत भी कम तापमान पर होती है। प्रत्येक आइस क्यूब की सतह पर, तरल और ठोस अवस्था में पानी के बीच एक विनिमय प्रक्रिया चलती है। पानी में नमक की उपस्थिति तरल पानी के हिमांक को कम करके इस विनिमय के संतुलन बिंदु को कम करती है। नतीजतन, आप खारे पानी के क्यूब की सतह पर जो पानी महसूस करते हैं, वह शुद्ध पानी के क्यूब की तुलना में ठंडा होता है। यह गतिशील बर्फ के संपर्क में आने वाले पानी को जमने से भी रोकता है, यही वजह है कि नमक बर्फ को पिघलाता हुआ प्रतीत होता है।