Alla har upplevt att hantera något fryst. Kanske har du till och med varit vittne om att se is långsamt bildas på vattenytan när temperaturen är tillräckligt kall eller se is ersättas med vatten när temperaturen är tillräckligt varm.
Olika vätskor - vatten, spritalkohol, matolja och så vidare - upplevelse fasförändringar vid olika temperaturer. Det vill säga, vatten rör sig mellan fast (fryst) och vätska vid en temperatur, gnugga alkohol vid en annan och på liknande sätt för andra vätskor.
Ett fast ämne som blir en vätska kallas smältande; en vätska som blir ett fast ämne kallas stelning eller frysning. Att beräkna frys- och smältpunkter för blandade ämnen är komplicerat, och du kanske till och med kan testa dem själv, medan du kan leta upp fryspunkterna för vanliga ämnen på nätet tabeller.
Vad är frysning och smältning?
Innan särskilt frysfenomenet undersöks är det bra att granska vad som menas med faser och fasförändringar.
De flesta ämnen kan finnas som ett fast ämne, en vätska eller en gas om temperaturen (och ibland trycket) ändras tillräckligt. Vatten är en sällsynt substans genom att det kan existera som både fast och flytande vid temperaturer som är relativt bekväma för människor, medan de når gastillståndet vid en temperatur som, även om den är farlig, inte är särskilt extrem för människor (100 ° C eller 212 ° F).
Som redan nämnts är smältning en förändring från fast till vätska och frysning (eller stelning) är det motsatta. En vätska som blir en gas kallas kokande, som alla har sett. Den motsatta processen är känd som kondensation. Sällan kan ett fast ämne "hoppa över" vätskefasen och bli en gas (sublimering), eller omvänd kan inträffa (deposition).
Vad påverkar frys- och smältpunkter?
Om du blandar blå och gul färg i lika stora mängder får du ett resultat som ser grönt ut. Om du använder mestadels blått eller mestadels gult är den resulterande färgen "lutad" mot den färg du använde mer av och i en utsträckning som skalas med ingrediensernas obalans.
Fryspunkterna för blandningar av olika vätskor eller vätskor med fasta ämnen upplösta i dem förändras i enlighet med beståndsdelarnas egenskaper på ett liknande förutsägbart sätt. Vatten har en relativt hög fryspunkt för en vätska, eftersom dess vätebindningar lättare "låses på plats" än de för, till exempel, etylalkohol (CH2).2CH3OH), som har en fryspunkt på –114 ° C eller –174 ° F.
När ett ämne är upplöst i vätska kallas det fasta ämnet som löses upplöst och vätska kallas ett lösningsmedel. Den resulterande lösningen-vätskeblandningen kallas a lösning. När lösningsmedel tillsätts till ett lösningsmedel blir lösningsmedlets fryspunkt lägre.
Frysningspunkt för NaCl-lösning
När bordssalt (natriumklorid) löses i vatten sänker det fryspunkten i vatten. Detta förklarar varför du ser lastbilar som sylt vägarna i kallt klimat efter en vinterregn: Det sänker temperaturen vid vilken vatten bildar is på vägen.
Sänkning av ett lösningsmedels fryspunkt genom tillsats av lösningsmedel kallas också a kolligativ egendom, vilket betyder att antalet molekyler löst ämne bryter in i, inte dess kemiska sammansättning, bestämmer omfattningen av fryspunktens fördjupning. NaCl bryts i två atomer, jonerna (laddade atomer) Na+ och Cl-. Tillsatsen av ett ämne som ger tre "bitar" per löst molekyl skulle sänka fryspunkten med en ännu större mängd än NaCl.
Fryspunktsräknare
Du kan slå upp fryspunkterna för en mängd vanliga vätskor i Celsius, Fahrenheit och Kelvin med en online-kalkylator. Försök att förena det du vet om de enklare kemiska strukturerna med deras fryspunkter för att se om du kan se några mönster.