На точку замерзания вещества могут повлиять два вида изменений, химические и физические. Вы можете снизить температуру замерзания некоторых жидкостей, добавив в них второе, растворимое вещество; именно так дорожная соль предотвращает повторное замерзание талой воды при низких температурах. Физический подход, изменение давления, также может снизить температуру замерзания жидкости; Он также может производить необычные твердые формы вещества, невидимые при нормальном атмосферном давлении.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Антифриз снижает температуру замерзания воды, сохраняя ее жидкую при низких температурах. И сахар, и соль тоже подойдут, хотя и в меньшей степени.
Когда молекулы замерзают
Электрические силы между молекулами определяют температуры, при которых вещество замерзает и закипает; чем сильнее силы, тем выше температура. Например, многие металлы связаны сильными силами; температура плавления железа составляет 1535 градусов по Цельсию (2797 градусов по Фаренгейту). Силы между молекулами воды значительно слабее; вода замерзает при нуле градусов Цельсия (32 градуса по Фаренгейту). Смеси растворителей и колебания давления уменьшают силы между молекулами, понижая температуру замерзания жидкостей.
Смешивая это
Смешивая одну жидкость с другим совместимым веществом, вы понижаете температуру замерзания жидкости. Вещества должны быть совместимы, чтобы гарантировать полное смешивание; например, масло и вода разделяются и не изменяют температуру замерзания. Смесь поваренной соли и воды имеет более низкую температуру замерзания, как и водно-спиртовая смесь. Химики могут предсказать разницу температур точки замерзания, применив формулу, которая учитывает количество вещества и константу, связанную со вторым веществом. Например, если вы рассчитываете для воды и хлорида натрия и результат равен -2, это означает, что точка замерзания смеси на 2 градуса Цельсия (3,6 градуса F) ниже, чем для чистой воды.
Снятие давления
Изменения давления могут повышать или понижать точку замерзания вещества. Как правило, давление ниже 1 атмосферы ниже температуры замерзания вещества, но для воды более высокое давление дает более низкую точку замерзания. Сила изменения давления входит в молекулярные силы, уже действующие в веществе. Для воды при низком давлении пар напрямую превращается в лед, не превращаясь в жидкость.
Удивительный горячий лед
Вода имеет несколько твердых фаз, каждая из которых наблюдается при разном давлении. Стандартный лед, который ученые называют «Лед I», существует при атмосферном давлении и имеет характерную гексагональную кристаллическую структуру. При температуре ниже минус 80 градусов по Цельсию (минус 112 градусов по Фаренгейту) кубические кристаллы льда могут образовываться из пара при давлении в 1 атмосферу. При высоких давлениях образуются экзотические виды льда; ученые идентифицируют их как от льда II до льда XV. Эти формы льда могут оставаться твердыми при температуре, превышающей 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту) - точка кипения воды при давлении в 1 атмосферу.