Mengapa Menambahkan Garam ke Air Membuatnya Lebih Dingin?

Garam sering digunakan dalam pembuat es krim untuk membuat air di sekitar wadah bagian dalam cukup dingin untuk membekukan krim. Faktanya, dalam waktu sekitar setengah jam, air yang sangat dingin dapat membekukan krim manis yang cukup untuk mengubahnya menjadi es krim. Bagaimana garam membuat air begitu dingin?

Untuk memahami fenomena ini dengan lebih baik diperlukan pemahaman tentang hubungan antara suhu dan keadaan fisik air. Pergerakan molekul air tergantung pada suhu air. Suhu hangat berarti gerakan cepat. Jika gerakannya cukup cepat, uap dihasilkan. Suhu dingin berarti lebih sedikit gerakan sampai suhu mencapai titik yang cukup rendah untuk menghentikan gerakan molekul sama sekali dalam proses yang kita sebut pembekuan.

Jadi bagaimana garam (natrium klorida) membuat air lebih dingin? Pada dasarnya, tidak. Garam berfungsi untuk menekan titik beku air sehingga air bisa menjadi lebih dingin dari 32 derajat Fahrenheit (nol derajat Celcius) sebelum berubah menjadi es. Bahkan, air yang mengandung garam bisa mencapai suhu hampir minus 6 derajat F.

Saat es krim dibuat, krim ditempatkan ke dalam tabung dan diputar di dalam penangas es. Jika tidak ada garam yang ditambahkan ke penangas es, suhu terendah yang bisa dicapai adalah 32 derajat F. Meskipun krim dapat membeku pada suhu ini, krim dapat membeku lebih cepat pada suhu yang lebih rendah. Ketika garam ditambahkan ke penangas es (biasanya garam batu dalam pembuatan es krim), garam akan bersentuhan dengan lapisan tipis air di permukaan es yang mencair. Garam larut dan air menjadi asin. Air asin ini memiliki titik beku yang lebih rendah, sehingga suhu penangas es bisa semakin dingin, sehingga membekukan es krim lebih cepat.

Prinsip garam yang menurunkan titik beku air sering digunakan untuk menjaga jalan tetap aman di musim dingin. Selama peristiwa salju dan es, truk menyebarkan lapisan tipis garam di jalan raya. Hal ini menyebabkan salju dan es mencair pada benturan daripada membeku dan membuat jalan menjadi basah daripada sedingin es dan berbahaya. Namun, ada batasan seberapa dinginnya air sebelum membeku; dalam suhu yang sangat dingin, mengoleskan pasir ke jalan untuk meningkatkan gesekan lebih bermanfaat daripada mengoleskan garam. Jenis garam selain natrium klorida dapat digunakan pada suhu yang lebih dingin. Kalsium klorida dan magnesium klorida, misalnya, dapat melelehkan es pada suhu rendah. Namun, beberapa senyawa ini dapat merusak lingkungan dan hanya digunakan sesekali.

Menggunakan es yang dihancurkan dengan garam akan memberikan area permukaan yang lebih besar di mana garam dapat dilarutkan, menghasilkan pencairan yang lebih cepat. Menggunakan lebih banyak potongan es yang dihancurkan di pembuat es krim Anda, misalnya, akan lebih efektif daripada menggunakan lebih sedikit kubus besar.

Sementara garam akan menurunkan titik beku air, tidak menurunkan titik didih. Faktanya, air asin akan mendidih pada suhu yang lebih tinggi daripada air yang tidak asin. Sekali lagi, menambahkan garam ke air tidak menurunkan suhu.