Helyezzen egy tiszta vizet tartalmazó csészét a sós vizet tartalmazó csésze mellé, és fokozatosan csökkentse a környezeti hőmérsékletet. Körülbelül 0 Celsius fok (32 Fahrenheit fok) mellett a tiszta víz jégre borul és fokozatosan megfagy, miközben a sós víz folyékony marad. Bizonyos hőmérséklet alatt, amelynél az édesvíz megfagyott, a sós víz is megfagy. A tényleges hőmérséklet-különbség a sókoncentrációtól függ. Ennek oka a sóionok jelenlétének a vízben van. Fizikailag zavarják a vízmolekulák hajlamát kristályszerkezetbe sorakozni.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A sós víz fagyáspontja alacsonyabb, mint a tiszta vízé. A sós jég felszínén a víz hidegebb, ezért a jég hidegebbnek érződik, mint a tiszta vizes jég.
Mi történik, ha a víz lefagy?
Minden vízmolekula egy oxigén és két hidrogénatom kombinációja, háromszögbe rendezve. Ez az aszimmetrikus elrendezés a molekulának polaritást ad - az egyik oldalon nettó pozitív töltés van, míg a másik oldalon negatív. Ezen polaritás miatt a molekulák vonzódnak egymáshoz. A molekulák állandó mozgásban vannak, azonban szüntelenül rezegnek és mozognak egymás körül. Amikor csökkenti a hőmérsékletet, a molekulák lelassulnak, és mivel kevesebb energiájuk van, elkezdnek egymáshoz tapadni. A fagyáspontnál a mozgási energia olyan alacsony, hogy a molekulák szilárd szerkezetté egyesülnek.
Adjunk hozzá egy kis sót
A nátrium-klorid (NaCl) vagy kősó pozitív töltésű nátriumionból és negatív klórionból áll, amelyeket elektrosztatikus vonzás köt össze rácsszerkezetbe. Amikor a sót vízbe tölti, a sarki vízmolekulák megtörik a szerkezetet és körülveszik az egyes ionokat, amelyek oldatba diszpergálnak. Amikor a hőmérséklet csökken, az ionok zavarják a vízmolekulák kristályképző képességét szerkezete, és a keverék nem válik szilárd anyaggá, amíg a hőmérsékletet nem engedi a tiszta fagypont alá víz. Az új fagyáspont a sókoncentrációtól függ, de a legalacsonyabb, ami -21,1 C (-5,98 F) lehet. Ez telítettségnél fordul elő, amikor már nem oldódik fel só.
Az alacsonyabb fagyáspontú jég hidegebbnek érzi magát
Ha felvesz egy fagyasztott sós vizes kockát, hidegebb lehet, mint egy tiszta víz. Ennek pár oka van. Az egyik az, hogy a fagyáshoz a sós vizes jégkockának alacsonyabb hőmérsékleten kell lennie, mint a tiszta vizes jégkockának.
A másik ok az, hogy a kockán a felszíni vízréteg is alacsonyabb hőmérsékleten van. Minden jégkocka felszínén folyadék- és szilárd állapotú víz között cserelépés folyik. A só jelenléte a vízben csökkenti e csere egyensúlyi pontját azáltal, hogy csökkenti a folyékony víz fagyáspontját. Következésképpen a sós vizes kocka felületén érzett víz hidegebb, mint a tiszta vizes kockaé. Ez a dinamika megakadályozza a jéggel érintkezésbe kerülő víz fagyását is, ezért tűnik, hogy a só megolvasztja a jeget.