השפעות המלח על קוביות הקרח

הנחת מלח על קוביות קרח הופכת אותם לקרים יותר. זה אולי נראה מוזר, אבל יצרני גלידה ידעו זאת כל עוד הם עשו את המסחר שלהם. אם מעולם לא עשיתי גלידה בדרך המיושנת, עם מלח, אתה מפסיד פינוק. כשאתה הופך קוביות קרח קרות יותר על ידי שים עליהן מלח, עליך להיזהר שלא להחזיק אותן בידיים מכיוון שהן עלולות לגרום לכוויות בעור שלך.

האמת היא שמלח בעצם לא מוריד את הטמפרטורה של קוביות הקרח, אלא פשוט מוריד את נקודת הקפאה שלהם, וזהה להגיד שזה מוריד את נקודת ההתכה שלהם. כאשר מלח נמצא, קוביות הקרח צריכות להיות קרות יותר כדי להיות מוצקות, והן נמסות בטמפרטורה נמוכה מנקודת הקפאה של מים טהורים. לכן אנשים משתמשים במלח כדי להמיס קרח ברחובות ובמדרכות ברחבי העולם.

אם יש לכם קופסת קר או מקפיא מבוקרת טמפרטורה, תוכלו לנסות ניסוי פשוט המדגים את השפעת המלח על מים וקרח. ממלאים שתי כוסות פלסטיק בכמויות שוות של מים, יוצקים כמות נדיבה של מלח שולחן לאחת מהן ומערבבים עד שהכל נמס. הכניסו את הכוסות למקפיא, הגדירו את הטמפרטורה ל -32 מעלות פרנהייט (0 צלזיוס) והשאירו אותן למשך הלילה.

כשאתה חוזר בבוקר, הכוס עם מים טהורים קפאה אבל לא הכוס עם מלח. נסה להוריד את הגדרת הטמפרטורה בהדרגה ולבדוק שוב לאחר מספר שעות אם מי המלח הם קרח. אם לא, הורידו את הטמפרטורה יותר עד שהיא קפאה. אם תרצו, תוכלו להשתמש בטמפרטורת ההקפאה ובנפח המים כדי לומר לכם בדיוק כמה מלח אתם מכניסים.

אתה לא יכול באמת לקרוא לאינטראקציה של מלח וקרח תגובה כי ללא שינוי כימי מתרחש, אבל בהחלט קורה משהו. הקרח מתחיל להינמס, אבל הוא מרגיש קר יותר. פרדוקס זה מתרחש משום ששני דברים שונים מתרחשים בתוך הקרח ועל הקרח.

מלח הוא תרכובת יונית המורכבת מיוני נתרן חיוביים (Na) וכלור שלילי (Cl), ו מולקולות מים הן קוטביות, כאשר לכל אחת מהן מטען חיובי חלש מצד אחד ושלילי על אַחֵר.

כאשר מלח ומים באים במגע, כל צד של מולקולת המים מושך אליו אחד מיוני המלח, מולקולת המלח מתפרקת ומולקולות המים מקיפות את היונים. תהליך ההמסה הזה ממלא את המים במומס, ומכיוון שהם שם, למולקולות המים יש יותר חופש תנועה. המים נשארים במצב נוזלי בטמפרטורה נמוכה יותר.

רק כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת מתחת לנקודת הקפאה החדשה, ה- קרח מתחיל להינמסוזה תלוי בריכוז המלח. זו הסיבה שמלח סלעים נמס קרח דרכים בזריזות כאשר הטמפרטורה בחוץ קרובה לקפוא, או ממש מתחתיה. זה לא עובד טוב כשהטמפרטורה יורדת מתחת ל -15 צלזיוס (-9 צלזיוס), וזה בכלל לא יעבוד אם הטמפרטורה תגיע ל -18 צלזיוס.

על פני קוביית קרח של מים טהורים בנקודת ההיתוך, כמה מולקולות מים עדיין קפואות לכל אחת אחרת בעוד חלקם נהנים מהחופש היחסי להיות במצב נוזלי, ויש איזון בין אוֹתָם.

כשמוסיפים מלח זה משנה את האיזון, ויותר ממולקולות עוברות למצב נוזלי ונוזל, ואילו אלה במצב מוצק צריכות להיות בטמפרטורה נמוכה יותר כדי להישאר מוצקות. מה שנשאר מקוביית הקרח, לאחר שהמים נמסים, קר יותר מקוביית קרח רגילה.