凝固点が低くなる原因は何ですか?

化学的変化と物理的変化の2種類の変化が、物質の凝固点に影響を与える可能性があります。 一部の液体の凝固点は、2番目の可溶性物質を混合することで下げることができます。 これは、道路の塩が溶融水が低温で再凍結するのを防ぐ方法です。 圧力を変える物理的アプローチも、液体の凝固点を下げる可能性があります。 また、通常の大気圧では見られない異常な固体形態の物質を生成する可能性もあります。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

不凍液は水の凝固点を下げ、低温で液体を保ちます。 程度は低いですが、砂糖と塩の両方がこれを行います。

分子が凍結するとき

分子間の電気力は、物質が凍結して沸騰する温度を決定します。 力が強いほど、温度は高くなります。 たとえば、多くの金属は強い力に縛られています。 鉄の融点は摂氏1,535度(華氏2,797度)です。 水分子間の力はかなり弱いです。 水は摂氏0度(華氏32度)で凍結します。 溶媒混合物と圧力変動により、分子間の力が減少し、液体の凝固点が低下します。

それを混ぜる

ある液体を別の適合性のある物質と混合することにより、液体の凝固点を下げます。 完全な混合を確実にするために、物質は適合性でなければなりません。 たとえば、油と水は分離し、凝固点は変わりません。 食卓塩と水の混合物は、水とアルコールの混合物と同様に、凝固点が低くなります。 化学者は、関与する物質の量と2番目の物質に関連する定数を考慮した式を適用することにより、凝固点の温度差を予測できます。 たとえば、水と塩化ナトリウムを計算して結果が-2の場合、混合物の凝固点は純水よりも2°C(3.6°F)低いことを意味します。

圧力を取り除く

圧力の変化は、物質の凝固点を上げたり下げたりする可能性があります。 一般に、1気圧より低い圧力は物質が凍結する温度を下げますが、水の場合、より高い圧力はより低い凝固点を与えます。 圧力変化からの力は、物質ですでに作用している分子間力になります。 低圧の水の場合、蒸気は液体になることなく直接氷に変わります。

アメージングホットアイス

水にはいくつかの固相があり、それぞれが異なる圧力で観察されます。 科学者が「氷I」と呼ぶ標準的な氷は、大気圧で存在し、特徴的な六角形の結晶構造を持っています。 マイナス80°C(マイナス112°F)未満の温度では、1気圧の蒸気から立方晶の氷晶が形成される可能性があります。 高圧では、エキゾチックなタイプの氷が形成されます。 科学者はそれらを氷IIから氷XVとして識別します。 これらの形態の氷は、100℃(212°F)を超える温度でも固体のままである可​​能性があります。これは、1気圧の水の沸点です。

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