სუფთა წყლის შემცველი ჭიქა მოათავსეთ მარილიანი წყლის შემცველთან და თანდათან შეამცირეთ გარემოს ტემპერატურა. დაახლოებით 0 გრადუს ცელსიუსზე (ფარენგეიტის 32 გრადუსი) სუფთა წყალი ყინულდება და თანდათან გაყინავს, ხოლო მარილიანი წყალი თხევადი რჩება. გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომელზეც მტკნარი წყალი გაიყინა, მარილიანი წყალიც გაყინავს. რეალური ტემპერატურის სხვაობა დამოკიდებულია მარილის კონცენტრაციაზე. ამის მიზეზი უკავშირდება წყალში მარილის იონების არსებობას. ისინი ფიზიკურად ერევიან წყლის მოლეკულების კრისტალურ სტრუქტურაში მოთავსების ტენდენციას.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
მარილიან წყალს გაცივების დაბალი წერტილი აქვს, ვიდრე სუფთა წყალს. მარილიანი ყინულის ზედაპირზე წყალი უფრო ცივია, ამიტომ ყინული თავს უფრო ცივად გრძნობს, ვიდრე სუფთა წყლის ყინული.
რა ხდება წყლის გაყინვის დროს?
თითოეული წყლის მოლეკულა წარმოადგენს ერთი ჟანგბადის და წყალბადის ორი ატომის კომბინაციას, რომლებიც სამკუთხედშია განლაგებული. ეს ასიმეტრიული განლაგება აძლევს მოლეკულას პოლარობას - ერთ მხარეს აქვს წმინდა დადებითი მუხტი, ხოლო მეორე მხარე უარყოფითია. ამ პოლარობის გამო, მოლეკულები იზიდავს ერთმანეთს. მოლეკულები მუდმივ მოძრაობაში არიან, თუმცა ვიბრირებენ და ერთმანეთის გარშემო შეუჩერებლად მოძრაობენ. როდესაც ტემპერატურას ამცირებთ, მოლეკულები შენელდება და რადგან მათ ნაკლები ენერგია აქვთ, ისინი ერთმანეთთან იკავებენ. გაყინვის წერტილში, მოძრაობის ენერგია იმდენად დაბალია, რომ მოლეკულები ერთდებიან მყარ სტრუქტურაში.
დაამატეთ მარილი
ნატრიუმის ქლორიდი (NaCl), ან ქანების მარილი, შედგება დადებითად დამუხტული ნატრიუმის იონისგან და უარყოფითი ქლორის იონისგან, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ელექტროსტატიკური მოზიდვით ქსელის სტრუქტურაში. მარილის წყალში ჩაყრისას, პოლარული წყლის მოლეკულები არღვევს სტრუქტურას და გარს უვლის ცალკეულ იონებს, რომლებიც იშლება ხსნარში. როდესაც ტემპერატურა იკლებს, იონები ხელს უშლიან წყლის მოლეკულების კრისტალის წარმოქმნის უნარს სტრუქტურა და ნარევი არ გადაიქცევა მყარად, სანამ არ შეამცირებთ ტემპერატურას სუფთა ფერის გაყინვის წერტილამდე წყალი გაყინვის ახალი წერტილი დამოკიდებულია მარილის კონცენტრაციაზე, მაგრამ ყველაზე დაბალი ის შეიძლება იყოს -21.1 C (-5.98 F). ეს ხდება გაჯერებისას, როდესაც აღარ დაითხოვს მარილი.
ყინვის ქვედა წერტილით ყინული უფრო ცივი გრძნობს
თუ აიღებთ მარილიანი წყლის გაყინულ კუბს, შეიძლება უფრო ცივი აღმოჩნდეს, ვიდრე სუფთა წყლის კუბი. ამას ორიოდე მიზეზი აქვს. ერთი ის არის, რომ გაყინვისთვის მარილიანი წყლის ყინულის კუბი უნდა იყოს უფრო დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე სუფთა წყლის ყინულის კუბი.
სხვა მიზეზი არის ის, რომ კუბზე წყლის ზედაპირული ფენა ასევე უფრო დაბალ ტემპერატურაზეა. თითოეული ყინულის კუბის ზედაპირზე გაცვლის პროცესი მიმდინარეობს წყალს შორის თხევად და მყარ მდგომარეობებში. წყალში მარილის არსებობა ამცირებს ამ გაცვლის წონასწორობის წერტილს თხევადი წყლის გაყინვის წერტილის შემცირებით. შესაბამისად, წყალი, რომელსაც მარილიანი წყლის კუბის ზედაპირზე გრძნობთ, უფრო სუფთაა, ვიდრე სუფთა წყლის კუბი. ეს დინამიკა ასევე ხელს უშლის ყინვასთან შეხებაში მყოფი წყლის გაყინვას, რის გამოც, როგორც ჩანს, მარილი ყინავს.