Två typer av förändringar, en kemisk och en fysisk, kan påverka ett ämnes fryspunkt. Du kan sänka fryspunkten för vissa vätskor genom att blanda en andra löslig substans i dem. på så sätt hindrar vägsalt från att frysa ned i kalla temperaturer. Det fysiska tillvägagångssättet, som ändrar trycket, kan också sänka vätskans fryspunkt. Det kan också producera ovanliga fasta former av ett ämne som inte ses vid normalt atmosfärstryck.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Frostskydd sänker fryspunkten för vatten och håller det flytande vid låga temperaturer. Både socker och salt kommer att göra detta också, men i mindre utsträckning.
När molekyler fryser
Elektriska krafter mellan molekyler bestämmer temperaturen vid vilken ett ämne fryser och kokar; ju starkare krafterna desto högre temperatur. Många metaller är till exempel bundna av starka krafter; smältpunkten för järn är 1535 grader Celsius (2797 grader Fahrenheit). Krafterna mellan vattenmolekyler är betydligt svagare; vattnet fryser vid noll grader C (32 grader F). Lösningsmedelsblandningar och tryckvariationer minskar krafterna mellan molekyler och sänker vätskans fryspunkt.
Blandar ihop det
Genom att blanda en vätska med en annan kompatibel substans sänker du vätskans fryspunkt. Ämnena måste vara kompatibla för att säkerställa fullständig blandning. olja och vatten separerar till exempel och kommer inte att ändra fryspunkten. En blandning av bordssalt och vatten har en lägre fryspunkt, liksom en blandning av vatten och alkohol. Kemister kan förutsäga fryspunktens temperaturskillnad genom att tillämpa en formel som tar hänsyn till mängderna av ämnet och en konstant som är associerad med den andra substansen. Om du till exempel beräknar för vatten och natriumklorid och resultatet är -2 betyder det att blandningens fryspunkt är 2 grader C (3,6 grader F) lägre än för rent vatten.
Ta av trycket
Tryckförändringar kan höja eller sänka ett ämnes fryspunkt. Generellt sänker tryck som är lägre än 1 atmosfär temperaturen vid vilken ett ämne fryser, men för vatten ger ett högre tryck en lägre fryspunkt. Kraften från en tryckförändring räknas in i de molekylära krafter som redan spelas i ett ämne. För vatten vid låga tryck blir ånga direkt till is utan att bli en vätska.
Fantastisk het is
Vatten har flera fasta faser, var och en observeras vid olika tryckmängder. Standardis, som forskare kallar "Ice I", existerar vid atmosfärstryck och har en karakteristisk sexkantig kristallstruktur. Vid temperaturer under minus 80 grader C (minus 112 grader F) kan kubiska iskristaller bildas från ånga vid en atmosfär av tryck. Vid höga tryck bildas exotiska istyper; forskare identifierar dem som Ice II till Ice XV. Dessa isformer kan förbli fasta vid temperaturer över 100 grader C (212 grader F) - kokpunkten för vatten vid en tryckatmosfär.