Waarom maakt het toevoegen van zout aan water het kouder?

Zout wordt vaak gebruikt in ijsmachines om het water rond de binnencontainer koud genoeg te maken om de room te bevriezen. In feite kan het superkoude water binnen een half uur de gezoete room voldoende bevriezen om er ijs van te maken. Hoe maakt zout water zo koud?

Om dit fenomeen beter te begrijpen, is inzicht nodig in de relatie tussen temperatuur en de fysieke toestand van water. De beweging van watermoleculen is afhankelijk van de temperatuur van het water. Warme temperaturen betekenen snelle beweging. Als de beweging snel genoeg gaat, wordt er stoom geproduceerd. Koude temperaturen betekenen minder beweging totdat de temperatuur een punt bereikt dat laag genoeg is om de moleculaire beweging helemaal te stoppen in een proces dat we bevriezen noemen.

Dus hoe maakt zout (natriumchloride) water kouder? In wezen doet het dat niet. Zout werkt om het vriespunt van water te verlagen, zodat het water kouder kan worden dan 32 graden Fahrenheit (nul graden Celsius) voordat het in ijs verandert. In feite kan water dat zout bevat temperaturen bereiken van bijna min 6 graden F.

Wanneer ijs wordt gemaakt, wordt de room in een bus geplaatst en in een ijsbad gedraaid. Als er geen zout aan het ijsbad wordt toegevoegd, is de laagste temperatuur die het kan bereiken 32 graden F. Hoewel de crème bij deze temperatuur kan bevriezen, kan dit bij een lagere temperatuur sneller. Wanneer zout aan het ijsbad wordt toegevoegd (meestal steenzout bij het maken van ijs), komt het in contact met het dunne laagje water op het oppervlak van het smeltende ijs. Het zout lost op en het water wordt zout. Dit zoute water heeft een lager vriespunt, waardoor de temperatuur van het ijsbad nog kouder kan worden, waardoor het ijs sneller bevriest.

Het principe van zoutverlaging van het vriespunt van water wordt veelvuldig toegepast om wegen in de winter veilig te houden. Tijdens sneeuw- en ijsevenementen strooien vrachtwagens een dun laagje zout op wegen. Hierdoor smelten sneeuw en ijs bij een botsing in plaats van te bevriezen en worden de wegen eerder nat dan ijzig en gevaarlijk. Er is echter een grens aan hoe koud water kan worden voordat het bevriest; bij extreem koude temperaturen is het nuttiger om zand op de wegen aan te brengen om de wrijving te vergroten dan zout. Andere soorten zout dan natriumchloride kunnen bij koudere temperaturen worden gebruikt. Calciumchloride en magnesiumchloride kunnen bijvoorbeeld ijs smelten bij lage temperaturen. Sommige van deze verbindingen kunnen echter schadelijk zijn voor het milieu en worden slechts af en toe gebruikt.

Het gebruik van gemalen ijs met zout zorgt voor een groter oppervlak waarop zout kan worden opgelost, waardoor het sneller smelt. Het gebruik van meer stukjes crushed ijs in uw ijsmachine is bijvoorbeeld effectiever dan het gebruik van minder grote blokjes.

Hoewel zout het vriespunt van water verlaagt, verlaagt het het kookpunt niet. In feite zal zout water op een hogere temperatuur koken dan niet-zout water. Nogmaals, het toevoegen van zout aan water verlaagt de temperatuur niet.