Dviejų rūšių pokyčiai, vienas cheminis ir vienas fizinis, gali paveikti medžiagos užšalimo tašką. Galite sumažinti kai kurių skysčių užšalimo temperatūrą įmaišydami į juos antrą tirpią medžiagą; taip kelio druska neleidžia tirpstančiam vandeniui atšalti esant šaltai temperatūrai. Fizinis požiūris, keičiant slėgį, taip pat gali sumažinti skysčio užšalimo tašką; Taip pat gali susidaryti neįprastos kietos medžiagos formos, kurios nematyti esant normaliam atmosferos slėgiui.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Antifrizas sumažina vandens užšalimo tašką, išlaikydamas skystį žemoje temperatūroje. Tai padarys ir cukrus, ir druska, nors ir mažiau.
Kai molekulės užšąla
Elektrinės jėgos tarp molekulių lemia temperatūrą, kurioje medžiaga užšąla ir užverda; kuo stipresnės jėgos, tuo aukštesnė temperatūra. Pavyzdžiui, daugelį metalų sieja stiprios jėgos; geležies lydymosi temperatūra yra 1 535 laipsniai Celsijaus (2 797 laipsniai pagal Celsijų). Jėgos tarp vandens molekulių yra žymiai silpnesnės; vanduo užšąla esant nuliui laipsnių C (32 laipsnių F). Tirpiklių mišiniai ir slėgio svyravimai sumažina jėgas tarp molekulių, sumažindami skysčių užšalimo tašką.
Maišant
Sumaišydami vieną skystį su kita suderinama medžiaga, sumažinsite skysčio užšalimo temperatūrą. Medžiagos turi būti suderinamos, kad būtų užtikrintas visiškas maišymas; Pavyzdžiui, aliejus ir vanduo atsiskiria ir nepakeis užšalimo taško. Valgomosios druskos ir vandens mišinio užšalimo temperatūra yra žemesnė, kaip ir vandens ir alkoholio mišinyje. Chemikai gali nuspėti užšalimo temperatūros skirtumą taikydami formulę, kurioje atsižvelgiama į dalyvaujančios medžiagos kiekį ir su antrąja medžiaga susijusią konstantą. Pavyzdžiui, jei apskaičiuojate vandenį ir natrio chloridą, o rezultatas yra -2, tai reiškia, kad mišinio užšalimo temperatūra yra 2 laipsnių C (3,6 laipsnio F) žemesnė nei gryno vandens.
Slėgio išjungimas
Slėgio pokyčiai gali padidinti arba sumažinti medžiagos užšalimo tašką. Paprastai žemesnio nei 1 atmosferos slėgio metu temperatūra užšąla, tačiau vandeniui didesnis slėgis suteikia žemesnę užšalimo temperatūrą. Jėga nuo slėgio pokyčio pavirsta į medžiagas jau žaidžiančias molekulines jėgas. Jei vanduo yra žemas slėgis, garai tiesiogiai virsta ledu, netapdami skysčiu.
Nuostabus karštas ledas
Vanduo turi keletą kietų fazių, kurių kiekviena stebima esant skirtingam slėgio kiekiui. Standartinis ledas, kurį mokslininkai vadina „Ledu I“, egzistuoja esant atmosferos slėgiui ir turi būdingą šešiakampę kristalų struktūrą. Esant žemesnei nei minus 80 laipsnių C (minus 112 laipsnių F) temperatūrai, kubiniai ledo kristalai gali susidaryti iš garų esant 1 atmosferos slėgiui. Esant aukštam slėgiui, susidaro egzotiniai ledo tipai; mokslininkai juos identifikuoja kaip II – XV ledą. Šios ledo formos gali išlikti kietos, kai temperatūra viršija 100 laipsnių C (212 laipsnių F) - vandens virimo temperatūra esant 1 atmosferos slėgiui.