Druska dažnai naudojama ledų gamintojams, kad vidinį indą supantis vanduo būtų pakankamai šaltas, kad kremas užšaltų. Tiesą sakant, per maždaug pusvalandį itin šaltas vanduo gali užšaldyti saldintą grietinėlę tiek, kad paverstų ją ledais. Kaip druska daro tokį šaltą vandenį?
Vandens fizika
Norint geriau suprasti šį reiškinį, reikia suprasti santykį tarp temperatūros ir vandens fizinių būsenų. Vandens molekulių judėjimas priklauso nuo vandens temperatūros. Šilta temperatūra reiškia greitą judėjimą. Jei judėjimas įgauna pakankamai greitą, susidaro garai. Šalta temperatūra reiškia mažiau judėjimo, kol temperatūra pasiekia pakankamai žemą tašką, kad visiškai sustabdytų molekulinį judėjimą procese, kurį mes vadiname užšalimu.
Užšalimo taškas
Taigi, kaip druska (natrio chloridas) daro vandenį šaltesnį? Iš esmės taip nėra. Druska slopina vandens užšalimo tašką, todėl vanduo gali tapti šaltesnis nei 32 laipsniai Fahrenheito (nulis laipsnių Celsijaus), kol jis virsta ledu. Iš tikrųjų druskos vanduo gali pasiekti beveik minus 6 laipsnių F.
Gaminant ledus, grietinėlė dedama į indą ir sukama ledo vonioje. Jei į ledo vonią nededama druskos, žemiausia temperatūra, kurią ji gali pasiekti, yra 32 laipsniai F. Nors tokioje temperatūroje kremas gali sustingti, žemesnėje temperatūroje tai gali padaryti greičiau. Į ledo vonią įpilant druskos (gaminant ledus dažniausiai akmens druska), ji liečiasi su plonu vandens sluoksniu ant tirpstančio ledo paviršiaus. Druska ištirpsta, o vanduo tampa sūrus. Šio druskingo vandens užšalimo temperatūra yra žemesnė, todėl ledo vonios temperatūra gali dar labiau atvėsti, taip ledai greičiau užšaldomi.
Druskos panaudojimas tirpinant ledą
Druskos, mažinančios vandens užšalimo tašką, principas dažnai naudojamas, kad keliai būtų saugūs žiemą. Per sniego ir ledo įvykius sunkvežimiai ant kelių išplatino ploną druskos sluoksnį. Dėl to sniegas ir ledas ištirpsta, o ne užšąla, todėl keliai tampa šlapi, o ne apledėję ir pavojingi. Tačiau yra riba, kaip šaltas vanduo gali tapti prieš užšaldant; esant ypač šalčiai temperatūrai, smėlis ant kelių, siekiant padidinti trintį, yra naudingesnis nei druska. Druskos rūšys, išskyrus natrio chloridą, gali būti naudojamos šaltesnėje temperatūroje. Pavyzdžiui, kalcio chloridas ir magnio chloridas gali ištirpdyti ledą esant žemai temperatūrai. Tačiau kai kurie iš šių junginių gali būti žalingi aplinkai ir naudojami tik retkarčiais.
Smulkinančio ledo poveikis
Naudojant susmulkintą ledą su druska, bus didesnis paviršiaus plotas, kuriame druska gali būti ištirpsta, todėl greičiau ištirps. Pavyzdžiui, ledų gamykloje naudoti daugiau susmulkinto ledo gabalėlių bus efektyviau, nei naudoti mažiau didelių kubelių.
Verdantis sūrus vanduo
Nors druska sumažins vandens užšalimo tašką, ji nesumažins virimo temperatūros. Iš tikrųjų sūrus vanduo užvirs aukštesnėje temperatūroje nei nesūrus. Vėlgi, į vandenį įpilant druskos, temperatūra nesumažėja.