Každý človek už mal skúsenosť s tým, že sa zaoberal niečím zmrazeným. Možno ste boli dokonca svedkami sledovania toho, ako sa ľad pomaly vytvára na povrchu vody, keď je teplota dostatočne nízka, alebo sledujete, ako sa ľad nahrádza vodou, keď je teplota dostatočne teplá.
Rôzne tekutiny - voda, alkohol, kuchynský olej a podobne - skúsenosti fázové zmeny pri rôznych teplotách. To znamená, že voda sa pri jednej teplote pohybuje medzi tuhou (zmrazenou) a kvapalnou látkou, pričom druhou lieči alkohol a podobne aj pre iné kvapaliny.
Tuhá látka, ktorá sa stáva kvapalinou, sa nazýva topenie; kvapalina, ktorá sa stáva pevnou látkou, sa nazýva tuhnutie alebo zmrazenie. Vypočítať teploty tuhnutia a topenia zmiešaných látok je zložité a možno budete dokonca schopní otestujte ich sami, zatiaľ čo online môžete vyhľadávať body mrazu bežných látok stoly.
Čo sú zmrazenie a topenie?
Pred skúmaním najmä fenoménu zamrznutia je užitočné preskúmať, čo sa rozumie pod pojmom fázy a fázové zmeny.
Väčšina látok môže existovať ako tuhá látka, kvapalina alebo plyn, ak je teplota (a niekedy tlak) dostatočne zmenená. Voda je vzácna látka v tom, že môže existovať ako tuhá látka aj kvapalina pri teplotách, ktoré sú pre ňu relatívne príjemné ľudí, pričom dosahuje plynný stav pri teplote, ktorá, hoci je nebezpečná, nie je pre človeka nijako zvlášť extrémna (100 ° C alebo 212 ° C) ° F).
Ako už bolo uvedené, tavenie je zmena z tuhej na kvapalnú a zmrazenie (alebo tuhnutie) je naopak. Kvapalina, ktorá sa stáva plynom, sa nazýva vriaci, ktoré všetci videli. Opačný proces je známy ako kondenzácia. Zriedkavo môže pevná látka „preskočiť“ kvapalnú fázu a stať sa plynom (sublimácia), alebo môže dôjsť k spätnému chodu (depozícia).
Čo ovplyvňuje teploty tuhnutia a topenia?
Ak zmiešate modrú a žltú farbu v rovnakom množstve, získate výsledok, ktorý vyzerá zelene. Ak však použijete väčšinou modrú alebo väčšinou žltú farbu, výsledná farba sa „nakloní“ smerom k farbe, ktorú ste používali viac, a do takej miery, ktorá zodpovedá nerovnováhe zložiek.
Body tuhnutia zmesí rôznych kvapalín alebo kvapalín s tuhými látkami rozpustenými v nich sa menia v súlade s vlastnosťami zložiek podobne predvídateľným spôsobom. Voda má pre kvapalinu relatívne vysoký bod tuhnutia, pretože jej vodíkové väzby ľahšie „zapadnú na svoje miesto“ ako napríklad v prípade etylalkoholu (CH2CH3OH), ktorý má bod tuhnutia –114 ° C alebo –174 ° F.
Keď je látka rozpustená v kvapaline, pevná látka, ktorá sa rozpúšťa, sa nazýva rozpustená látka a kvapalina sa nazýva rozpúšťadlo. Výsledná zmes rozpustenej látky a kvapaliny sa nazýva a Riešenie. Kedykoľvek sa rozpustená látka pridá do rozpúšťadla, teplota tuhnutia rozpúšťadla sa zníži.
Bod tuhnutia roztoku NaCl
Keď sa kuchynská soľ (chlorid sodný) rozpustí vo vode, zníži sa vo vode bod tuhnutia. To vysvetľuje, prečo vidíte nákladné automobily soliace cesty v chladnom podnebí po zimných dažďoch: znižuje teplotu, pri ktorej voda vytvára na vozovke ľad.
Tiež zníženie bodu tuhnutia rozpúšťadla pridaním rozpustenej látky sa nazýva a spoluvlastnícky majetok, čo znamená, že počet molekúl, do ktorých sa rozpustí rozpustená látka, nie jej chemické zloženie, určuje rozsah depresie bodu mrazu. NaCl sa rozpadá na dva atómy, ióny (nabité atómy) Na+ a Cl-. Pridanie látky, ktorá poskytuje tri „kúsky“ na molekulu rozpustenej látky, by znížilo bod tuhnutia ešte o väčšie množstvo ako NaCl.
Kalkulačka bodu mrazu
Pomocou online kalkulačky môžete vyhľadať body mrazu mnohých bežných tekutín v stupňoch Celzia, Fahrenheita a Kelvina. Pokúste sa zladiť to, čo viete o chemickej štruktúre tých jednoduchších, s bodmi mrazu, aby ste zistili, či spozorujete nejaké vzory.