소금물이 든 컵 옆에 순수한 물이 담긴 컵을 놓고 점차적으로 주변 온도를 낮추십시오. 약 섭씨 0도 (화씨 32도)에서 순수한 물은 얼어 붙어 서서히 얼고 소금물은 액체 상태로 유지됩니다. 담수가 얼어 붙는 온도보다 낮은 특정 온도에서 소금물도 얼게됩니다. 실제 온도 차이는 소금 농도에 따라 다릅니다. 이것이 일어나는 이유는 물에 소금 이온이 존재하기 때문입니다. 그들은 물 분자가 결정 구조로 정렬되는 경향을 물리적으로 방해합니다.
TL; DR (너무 긴; 읽지 않음)
소금물은 순수한 물보다 어는점이 낮습니다. 짠 얼음 표면의 물이 더 차갑기 때문에 얼음이 순수한 물 얼음보다 차갑게 느껴집니다.
물이 얼면 어떻게 되나요?
각 물 분자는 삼각형으로 배열 된 하나의 산소와 두 개의 수소 원자의 조합입니다. 이 비대칭 배열은 분자에 극성을 부여합니다. 한쪽은 양전하를 띠고 다른 쪽은 음전하를 띠고 있습니다. 이 극성 때문에 분자들은 서로 끌립니다. 그러나 분자들은 끊임없이 움직이며 서로 끊임없이 진동하고 움직입니다. 온도를 낮추면 분자가 느려지고 에너지가 적기 때문에 서로 달라 붙기 시작합니다. 빙점에서 운동 에너지가 너무 낮아 분자가 단단한 구조로 합쳐집니다.
약간의 소금 추가
염화나트륨 (NaCl) 또는 암염은 양전하를 띤 나트륨 이온과 정전 기적 인력에 의해 격자 구조로 결합 된 음의 염소 이온으로 구성됩니다. 소금을 물에 넣으면 극성 물 분자가 구조를 파괴하고 개별 이온을 둘러싸고 용액으로 분산됩니다. 온도가 내려 가면 이온이 물 분자가 결정을 형성하는 능력을 방해합니다. 빙점 이하로 온도를 낮추기 전까지는 혼합물이 고체로 변하지 않습니다. 물. 새로운 어는점은 소금 농도에 따라 다르지만 최저 온도는 -21.1 ° C (-5.98F)이며, 포화 상태에서 더 이상 소금이 녹지 않을 때 발생합니다.
어는점이 낮은 얼음은 더 차갑게 느껴진다
얼어 붙은 소금물 큐브를 집어 들면 순수한 물 큐브보다 차갑게 느껴질 수 있습니다. 여기에는 몇 가지 이유가 있습니다. 하나는 냉동되기 위해서는 소금물 얼음이 순수한 물 얼음보다 낮은 온도에 있어야한다는 것입니다.
또 다른 이유는 입방체의 표면층이 더 낮은 온도에 있기 때문입니다. 모든 얼음의 표면에서 액체와 고체 상태의 물 사이에서 교환 과정이 진행됩니다. 물에 소금이 있으면 액체 물의 빙점을 낮춤으로써이 교환의 평형 점을 낮 춥니 다. 결과적으로 소금물 큐브 표면에서 느끼는 물은 순수한 물 큐브의 물보다 더 차갑습니다. 이 역학은 또한 얼음과 접촉하는 물이 얼지 않도록 방지하기 때문에 소금이 얼음을 녹이는 것처럼 보입니다.