מדוע הוספת מלח למים הופכת אותו לקר יותר?

מלח משמש לעתים קרובות אצל יצרני גלידה בכדי להפוך את המים המקיפים את המיכל הפנימי לקרים מספיק כדי להקפיא את השמנת. למעשה, בתוך כחצי שעה בערך, המים הקרים במיוחד יכולים להקפיא שמנת ממותקת מספיק כדי להפוך אותה לגלידה. איך מלח הופך את המים לקרים כל כך?

כדי להבין טוב יותר את התופעה הזו נדרש הבנה של הקשר בין הטמפרטורה למצבים הפיזיים של המים. תנועת מולקולות המים תלויה בטמפרטורת המים. משמעות הטמפרטורות החמות היא תנועה מהירה. אם התנועה מגיעה במהירות מספקת, מייצרים קיטור. משמעות הטמפרטורות הקרות היא פחות תנועה עד שהטמפרטורה מגיעה לנקודה נמוכה מספיק בכדי לעצור את התנועה המולקולרית לחלוטין בתהליך שאנו מכנים קפוא.

אז איך מלח (נתרן כלורי) הופך את המים לקרים יותר? בעצם זה לא. מלח עובד כדי לדכא את נקודת הקפאה של המים, כך שהמים יכולים להתקרר מ -32 מעלות צלזיוס (אפס מעלות צלזיוס) לפני שהם הופכים לקרח. למעשה, מים המכילים מלח יכולים להגיע לטמפרטורות של כמעט מינוס 6 מעלות צלזיוס.

כאשר מכינים גלידה שמים שמנת לתוך מיכל ומסובבים אותה בתוך אמבטיית קרח. אם לא מוסיפים מלח לאמבט הקרח, הטמפרטורה הנמוכה ביותר שהיא יכולה להגיע אליו היא 32 מעלות צלזיוס. בעוד שהקרם יכול לקפוא בטמפרטורה זו, הוא יכול לעשות זאת מהר יותר בטמפרטורה נמוכה יותר. כאשר מוסיפים מלח לאמבט הקרח (בדרך כלל מלח סלעים בהכנת גלידה), הוא בא במגע עם שכבת המים הדקה על פני הקרח הנמס. המלח מתמוסס והמים הופכים למלוחים. למי מלח אלה יש נקודת הקפאה נמוכה יותר, כך שהטמפרטורה של אמבט הקרח יכולה להתקרר עוד יותר, וכך להקפיא את הגלידה במהירות רבה יותר.

העיקרון של הפחתת מלח של נקודת הקפאה של מים משמש לעתים קרובות לשמירה על בטיחות הכבישים בחורף. במהלך אירועי שלג וקרח, משאיות מורחות שכבה דקה של מלח על הכבישים. זה גורם לשלג ולקרח להימס בהשפעה ולא לקפוא והופך את הכבישים לחים ולא קרח ומסוכן. עם זאת, יש גבול לאופן שבו מים קרים יכולים להפוך לפני ההקפאה; בטמפרטורות קפואות במיוחד, מריחת חול על הכבישים להגברת החיכוך שימושית יותר מאשר מריחת מלח. ניתן להשתמש בסוגי מלח מלבד נתרן כלורי בטמפרטורות קרות יותר. סידן כלורי ומגנזיום כלוריד, למשל, יכולים להמיס קרח בטמפרטורות נמוכות. עם זאת, חלק מתרכובות אלו עלולות להזיק לסביבה ומשמשות רק מדי פעם.

שימוש בקרח כתוש עם מלח יספק שטח פנים גדול יותר עליו ניתן להמיס מלח, וכתוצאה מכך נמס מהיר יותר. שימוש בפיסות קרח מרוסקות יותר אצל יצרנית הגלידה שלך, למשל, יהיה יעיל יותר משימוש בפחות קוביות גדולות.

מלח אמנם מוריד את נקודת הקפאה של המים, אך אינו מוריד את נקודת הרתיחה. למעשה, מים מלוחים ירתחו בטמפרטורה גבוהה יותר ממים שאינם מלוחים. שוב, הוספת מלח למים אינה מורידה את הטמפרטורה.