Dwa rodzaje zmian, jedna chemiczna i jedna fizyczna, mogą wpływać na temperaturę zamarzania substancji. Możesz obniżyć temperaturę zamarzania niektórych płynów, dodając do nich drugą, rozpuszczalną substancję; w ten sposób sól drogowa zapobiega ponownemu zamarzaniu wody z roztopów w niskich temperaturach. Fizyczne podejście, zmiana ciśnienia, może również obniżyć temperaturę zamarzania cieczy; Może również wytwarzać niezwykłe stałe formy substancji, których nie widać przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Środek przeciw zamarzaniu obniża temperaturę zamarzania wody, utrzymując ją w stanie płynnym w niskich temperaturach. Zrobią to również cukier i sól, choć w mniejszym stopniu.
Kiedy cząsteczki zamarzają
Siły elektryczne między cząsteczkami określają temperatury, w których substancja zamarza i wrze; im silniejsze siły, tym wyższa temperatura. Na przykład wiele metali jest związanych silnymi siłami; temperatura topnienia żelaza wynosi 1535 stopni Celsjusza (2797 stopni Fahrenheita). Siły między cząsteczkami wody są znacznie słabsze; woda zamarza w temperaturze zero stopni C (32 stopnie F). Mieszaniny rozpuszczalników i zmiany ciśnienia zmniejszają siły między cząsteczkami, obniżając temperaturę zamarzania cieczy.
Mieszam to
Mieszając jedną ciecz z inną kompatybilną substancją, obniżasz temperaturę zamarzania cieczy. Substancje muszą być kompatybilne, aby zapewnić całkowite wymieszanie; Na przykład olej i woda oddzielają się i nie zmieniają temperatury zamarzania. Mieszanina soli kuchennej i wody ma niższą temperaturę zamarzania, podobnie jak mieszanka wody z alkoholem. Chemicy mogą przewidzieć różnicę temperatur punktu zamarzania, stosując wzór, który uwzględnia ilości danej substancji oraz stałą związaną z drugą substancją. Na przykład, jeśli obliczysz dla wody i chlorku sodu, a wynik wynosi -2, oznacza to, że temperatura zamarzania mieszaniny jest o 2 stopnie C (3,6 stopni F) niższa niż w przypadku czystej wody.
Zmniejszanie ciśnienia
Zmiany ciśnienia mogą podnieść lub obniżyć temperaturę zamarzania substancji. Ogólnie ciśnienie niższe niż 1 atmosfera obniża temperaturę, w której substancja zamarza, ale w przypadku wody wyższe ciśnienie daje niższą temperaturę zamarzania. Siła z ciśnienia zmienia się w siły molekularne już występujące w substancji. W przypadku wody pod niskim ciśnieniem para zamienia się bezpośrednio w lód, nie stając się cieczą.
Niesamowity gorący lód
Woda ma kilka faz stałych, z których każda obserwuje się pod różnym ciśnieniem. Standardowy lód, który naukowcy nazywają „Lód I”, istnieje pod ciśnieniem atmosferycznym i ma charakterystyczną heksagonalną strukturę krystaliczną. W temperaturach poniżej minus 80 stopni C (minus 112 stopni F) sześcienne kryształki lodu mogą tworzyć się z pary pod ciśnieniem 1 atmosfery. Pod wysokim ciśnieniem tworzą się egzotyczne rodzaje lodu; naukowcy identyfikują je jako Ice II do Ice XV. Te formy lodu mogą pozostawać w stanie stałym w temperaturach przekraczających 100 stopni C (212 stopni F) – temperatura wrzenia wody przy ciśnieniu 1 atmosfery.