Hva forårsaker et lavere frysepunkt?

To typer endringer, en kjemisk og en fysisk, kan påvirke stoffets frysepunkt. Du kan senke frysepunktet for noen væsker ved å blande et annet, løselig stoff i dem. Dette er hvordan veisalt holder smeltevann fra å fryse ned igjen i kalde temperaturer. Den fysiske tilnærmingen, som endrer trykket, kan også senke væskens frysepunkt; Det kan også produsere uvanlige faste former av et stoff som ikke sees ved normalt atmosfæretrykk.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Frostvæske senker vannets frysepunkt og holder det flytende ved lave temperaturer. Både sukker og salt vil gjøre dette også, men i mindre grad.

Elektriske krefter mellom molekyler bestemmer temperaturene der et stoff fryser og koker; jo sterkere kreftene er, desto høyere temperatur. Mange metaller er for eksempel bundet av sterke krefter; smeltepunktet til jern er 1.535 grader Celsius (2.797 grader Fahrenheit). Kreftene mellom vannmolekyler er betydelig svakere; vannet fryser ved null grader C (32 grader F). Løsemiddelblandinger og trykkvariasjoner reduserer kreftene mellom molekyler, og senker frysepunktet for væsker.

Ved å blande en væske med en annen kompatibel substans, senker du frysepunktet for væsken. Stoffene må være kompatible for å sikre fullstendig blanding; olje og vann, for eksempel, skiller seg og vil ikke endre frysepunktet. En blanding av bordsalt og vann har et lavere frysepunkt, i likhet med en vann-alkohol-blanding. Kjemikere kan forutsi temperaturdifferansen ved frysepunktet ved å bruke en formel som tar hensyn til mengden av stoffet som er involvert og en konstant assosiert med det andre stoffet. For eksempel, hvis du beregner for vann og natriumklorid og resultatet er -2, betyr det at blandingens frysepunkt er 2 grader C (3,6 grader F) lavere enn for rent vann.

Endringer i trykk kan øke eller senke et stoffs frysepunkt. Generelt reduserer trykk lavere enn 1 atmosfære temperaturen der et stoff fryser, men for vann gir et høyere trykk et lavere frysepunkt. Kraften fra et trykkendring figurerer inn i molekylkreftene som allerede spiller i et stoff. For vann ved lavt trykk blir damp direkte til is uten å bli en væske.

Vann har flere faste faser, hver observert ved forskjellige mengder trykk. Standardis, som forskere kaller "Ice I", eksisterer ved atmosfærisk trykk og har en karakteristisk sekskantet krystallstruktur. Ved temperaturer under minus 80 grader C (minus 112 grader F) kan kubiske iskrystaller dannes fra damp ved 1 atmosfære av trykk. Ved høyt trykk dannes eksotiske typer is; forskere identifiserer dem som Ice II til Ice XV. Disse isformene kan forbli faste ved temperaturer som overstiger 100 grader C - kokepunktet for vann ved en trykkatmosfære.