Coloque um copo contendo água pura ao lado de outro contendo água salgada e abaixe gradualmente a temperatura ambiente. Por volta de 0 graus Celsius (32 graus Fahrenheit), a água pura irá congelar e gradualmente congelar enquanto a água salgada permanece líquida. A uma certa temperatura abaixo daquela em que a água doce congelou, a água salgada também congelará. A diferença real de temperatura depende da concentração de sal. A razão pela qual isso acontece tem a ver com a presença de íons de sal na água. Eles interferem fisicamente na tendência das moléculas de água de se alinharem em uma estrutura cristalina.
TL; DR (muito longo; Não li)
A água salgada tem um ponto de congelamento mais baixo do que a água pura. A água na superfície do gelo salgado é mais fria, então o gelo parece mais frio do que o gelo de água pura.
O que acontece quando a água congela?
Cada molécula de água é uma combinação de um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio dispostos em um triângulo. Esse arranjo assimétrico dá à molécula uma polaridade - um lado tem uma carga líquida positiva, enquanto o outro lado é negativo. Por causa dessa polaridade, as moléculas são atraídas umas pelas outras. As moléculas estão em movimento constante, porém, vibrando e se movendo incessantemente em torno umas das outras. Quando você abaixa a temperatura, as moléculas ficam mais lentas e, como têm menos energia, começam a aderir umas às outras. No ponto de congelamento, a energia do movimento é tão baixa que as moléculas se aglutinam em uma estrutura sólida.
Adicione um pouco de sal
O cloreto de sódio (NaCl), ou sal-gema, consiste em um íon de sódio carregado positivamente e um íon de cloro negativo unidos por atração eletrostática em uma estrutura de rede. Quando você coloca o sal na água, as moléculas polares de água quebram a estrutura e envolvem os íons individuais, que se dispersam em solução. Quando a temperatura desce, os íons interferem na capacidade das moléculas de água de formarem um cristal estrutura, e a mistura não se tornará um sólido até que você abaixe a temperatura abaixo do ponto de congelamento do puro agua. O novo ponto de congelamento depende da concentração de sal, mas o mais baixo que pode chegar é -21,1 C (-5,98 F). Isso ocorre na saturação, quando nenhum sal mais se dissolve.
O gelo com um ponto de congelamento mais baixo parece mais frio
Se você pegar um cubo congelado de água salgada, pode parecer mais frio do que um cubo de água pura. Existem algumas razões para isso. Uma é que, para ser congelado, um cubo de gelo de água salgada precisa estar a uma temperatura mais baixa do que um cubo de gelo de água pura.
A outra razão é que a camada superficial de água no cubo também está em uma temperatura mais baixa. Na superfície de cada cubo de gelo, ocorre um processo de troca entre a água nos estados líquido e sólido. A presença de sal na água diminui o ponto de equilíbrio dessa troca, diminuindo o ponto de congelamento da água líquida. Conseqüentemente, a água que você sente na superfície de um cubo de água salgada é mais fria que a de um cubo de água pura. Essa dinâmica também evita que a água que entra em contato com o gelo congele, razão pela qual o sal parece derreter o gelo.