Sól jest często używana w lodziarniach, aby woda otaczająca wewnętrzny pojemnik była wystarczająco zimna, aby zamrozić śmietankę. W rzeczywistości, w ciągu około pół godziny super zimna woda może zamrozić słodką śmietankę na tyle, aby zamienić ją w lody. Jak sól sprawia, że woda jest tak zimna?
Fizyka Wody
Lepsze zrozumienie tego zjawiska wymaga zrozumienia związku między temperaturą a stanami fizycznymi wody. Ruch cząsteczek wody zależy od temperatury wody. Ciepłe temperatury oznaczają szybki ruch. Jeśli ruch staje się wystarczająco szybki, wytwarzana jest para. Niskie temperatury oznaczają mniejszy ruch, dopóki temperatura nie osiągnie wystarczająco niskiego punktu, aby całkowicie zatrzymać ruch cząsteczek w procesie, który nazywamy zamrażaniem.
Punkt zamarzania
Jak więc sól (chlorek sodu) sprawia, że woda staje się zimniejsza? W istocie tak nie jest. Sól działa w celu obniżenia temperatury zamarzania wody, dzięki czemu woda może stać się zimniejsza niż 32 stopnie Fahrenheita (zero stopni Celsjusza), zanim zamieni się w lód. W rzeczywistości woda zawierająca sól może osiągnąć temperaturę prawie minus 6 stopni F.
Po zrobieniu lodów, śmietana jest umieszczana w pojemniku i obracana w łaźni lodowej. Jeśli do kąpieli lodowej nie zostanie dodana sól, najniższa temperatura, jaką może osiągnąć, to 32 stopnie F. Chociaż krem może zamarznąć w tej temperaturze, może to zrobić szybciej w niższej temperaturze. Po dodaniu soli do kąpieli lodowej (zwykle soli kamiennej do produkcji lodów) wchodzi ona w kontakt z cienką warstwą wody na powierzchni topniejącego lodu. Sól rozpuszcza się i woda staje się słona. Ta słona woda ma niższą temperaturę zamarzania, więc temperatura kąpieli lodowej może być jeszcze niższa, co powoduje szybsze zamrażanie lodów.
Zastosowania soli do topienia lodu
Zasada soli obniżającej temperaturę zamarzania wody jest często stosowana w celu zapewnienia bezpieczeństwa na drogach zimą. Podczas wydarzeń na śniegu i lodzie ciężarówki rozsypują cienką warstwę soli na jezdniach. Powoduje to, że śnieg i lód topią się pod wpływem uderzenia, a nie zamarzają, a drogi stają się bardziej mokre niż oblodzone i niebezpieczne. Istnieje jednak granica tego, jak zimna woda może stać się przed zamarznięciem; w ekstremalnie niskich temperaturach nakładanie piasku na drogi w celu zwiększenia tarcia jest bardziej przydatne niż stosowanie soli. W niższych temperaturach można stosować inne rodzaje soli niż chlorek sodu. Na przykład chlorek wapnia i chlorek magnezu mogą topić lód w niskich temperaturach. Jednak niektóre z tych związków mogą być szkodliwe dla środowiska i są stosowane sporadycznie.
Skutki kruszenia lodu
Używanie kruszonego lodu z solą zapewni większą powierzchnię, na której sól może się rozpuścić, co spowoduje szybsze topienie. Na przykład użycie większej liczby kawałków kruszonego lodu w maszynce do lodów będzie bardziej efektywne niż użycie mniejszej liczby dużych kostek.
Wrząca Słona Woda
Sól obniża temperaturę zamarzania wody, ale nie obniża temperatury wrzenia. W rzeczywistości słona woda wrze w wyższej temperaturze niż woda niesłona. Ponownie dodanie soli do wody nie obniża temperatury.