Plasser en kopp som inneholder rent vann ved siden av en som inneholder salt vann, og senk omgivelsestemperaturen gradvis. Ved rundt 0 grader Celsius (32 grader Fahrenheit) vil det rene vannet gli over og gradvis fryse mens det salte vannet forblir flytende. Ved en viss temperatur under den hvor ferskvannet frøs, vil også saltvannet fryse. Den faktiske temperaturforskjellen avhenger av saltkonsentrasjonen. Årsaken til dette skjer har tilstedeværelsen av saltioner i vannet. De forstyrrer fysisk vannmolekylenes tendens til å stille seg opp i en krystallstruktur.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Saltvann har et lavere frysepunkt enn rent vann. Vannet på overflaten av salt is er kaldere, så isen føles kaldere enn ren vannis.
Hva skjer når vann fryser?
Hvert vannmolekyl er en kombinasjon av ett oksygen og to hydrogenatomer ordnet i en trekant. Dette asymmetriske arrangementet gir molekylet en polaritet - den ene siden har en netto positiv ladning mens den andre siden er negativ. På grunn av denne polariteten tiltrekkes molekylene av hverandre. Molekylene er i konstant bevegelse, men vibrerer og beveger seg kontinuerlig. Når du senker temperaturen, reduseres molekylene, og fordi de har mindre energi, begynner de å holde seg til hverandre. Ved frysepunktet er bevegelsesenergien så lav at molekylene smelter sammen til en solid struktur.
Tilsett litt salt
Natriumklorid (NaCl), eller bergsalt, består av et positivt ladet natriumion og et negativt klorion bundet sammen av elektrostatisk tiltrekning til en gitterstruktur. Når du putter saltet i vann, bryter de polære vannmolekylene strukturen og omgir de enkelte ionene som spres i oppløsning. Når temperaturen går ned, forstyrrer ionene vannmolekylenes evne til å danne en krystall struktur, og blandingen blir ikke et fast stoff før du senker temperaturen under frysepunktet for rent vann. Det nye frysepunktet avhenger av saltkonsentrasjonen, men det laveste det kan gå er -21,1 C (-5,98 F). Dette skjer ved metning når ikke mer salt vil løses opp.
Is med et lavere frysepunkt føles kaldere
Hvis du tar en frossen terning med saltvann, kan det føles kaldere enn en terning med rent vann. Det er et par grunner til dette. Den ene er at for å være frossen, må en saltvannsisbit ha en lavere temperatur enn en isvannterning.
Den andre grunnen er at overflatelaget med vann på kuben også har lavere temperatur. På overflaten av hver isbit fortsetter en utvekslingsprosess mellom vann i flytende og fast tilstand. Tilstedeværelsen av salt i vannet senker likevektspunktet for denne utvekslingen ved å senke frysepunktet for det flytende vannet. Derfor er vannet du føler på overflaten av en saltvannskube kaldere enn det på en ren vannkube. Denne dynamikken hindrer også vann som kommer i kontakt med isen fra å fryse, og det ser ut til at salt ser ut til å smelte is.