Соль часто используется в мороженицах, чтобы сделать воду, окружающую внутреннюю емкость, достаточно холодной, чтобы заморозить сливки. Фактически, в течение получаса или около того очень холодная вода может заморозить подслащенные сливки настолько, чтобы превратить их в мороженое. Как соль делает воду такой холодной?
Физика воды
Чтобы лучше понять это явление, необходимо понимание взаимосвязи между температурой и физическим состоянием воды. Движение молекул воды зависит от температуры воды. Теплые температуры означают быстрое передвижение. Если движение становится достаточно быстрым, вырабатывается пар. Низкие температуры означают меньшее движение, пока температура не достигнет точки, достаточно низкой, чтобы полностью прекратить движение молекул в процессе, который мы называем замерзанием.
Точка замерзания
Так как же соль (хлорид натрия) делает воду холоднее? По сути, это не так. Соль снижает температуру замерзания воды, поэтому вода может стать холоднее 32 градусов по Фаренгейту (ноль градусов Цельсия), прежде чем превратиться в лед. Фактически, вода, содержащая соль, может достигать температуры почти минус 6 градусов по Фаренгейту.
Когда готовится мороженое, сливки помещают в канистру и вращают в ледяной бане. Если в ледяную баню не добавлять соль, самая низкая температура, которую она может достичь, составляет 32 градуса по Фаренгейту. Крем может замерзнуть при этой температуре, но при более низкой температуре это происходит быстрее. Когда соль добавляется в ледяную баню (обычно это каменная соль при приготовлении мороженого), она вступает в контакт с тонким слоем воды на поверхности тающего льда. Соль растворяется, и вода становится соленой. Эта соленая вода имеет более низкую точку замерзания, поэтому температура ледяной ванны может стать еще ниже, что приведет к более быстрому замораживанию мороженого.
Использование соли для плавления льда
Принцип снижения температуры замерзания воды солью часто используется для обеспечения безопасности дорог зимой. Во время снежных и ледовых явлений грузовики выкладывают тонкий слой соли на проезжую часть. Это заставляет снег и лед таять при ударе, а не замерзать, и делает дороги влажными, а не обледенелыми и опасными. Однако существует предел того, насколько холодная вода может стать до замерзания; при очень низких температурах нанесение песка на дороги для увеличения трения более полезно, чем применение соли. При более низких температурах можно использовать соли, отличные от хлорида натрия. Например, хлорид кальция и хлорид магния могут растопить лед при низких температурах. Однако некоторые из этих соединений могут быть вредными для окружающей среды и используются лишь от случая к случаю.
Эффекты дробления льда
Использование колотого льда с солью обеспечит большую площадь поверхности, на которой соль может раствориться, что приведет к более быстрому таянию. Например, использование большего количества кусочков колотого льда в мороженице будет более эффективным, чем использование меньшего количества больших кубиков.
Кипящая соленая вода
Хотя соль снижает температуру замерзания воды, она не снижает температуру кипения. Фактически, соленая вода будет кипеть при более высокой температуре, чем несоленая. Опять же, добавление соли в воду не снижает температуру.