ผลของเกลือต่อก้อนน้ำแข็ง

การใส่เกลือลงบนน้ำแข็งจะทำให้น้ำแข็งเย็นลง นี่อาจดูแปลก แต่ผู้ผลิตไอศกรีมรู้เรื่องนี้มานานตราบเท่าที่พวกเขาได้ทำการค้าขาย หากคุณไม่เคยทำไอศกรีมแบบโบราณด้วยเกลือ แสดงว่าคุณกำลังพลาดของอร่อย เมื่อคุณทำให้น้ำแข็งเย็นลงโดยการใส่เกลือลงไป คุณต้องระมัดระวังอย่าถือไว้ในมือเพราะจะทำให้ผิวหนังไหม้ได้

ความจริงก็คือ เกลือไม่ได้ทำให้อุณหภูมิของก้อนน้ำแข็งต่ำลงหรอก แต่แค่ ลดจุดเยือกแข็งลงซึ่งก็เหมือนกับว่าลดจุดหลอมเหลวของพวกมัน เมื่อเกลืออยู่รอบๆ ก้อนน้ำแข็งจะต้องเย็นกว่านี้จึงจะแข็ง และจะละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำบริสุทธิ์ นั่นเป็นเหตุผลที่ผู้คนใช้เกลือเพื่อละลายน้ำแข็งบนถนนและทางเท้าทั่วโลก

หากคุณมีตู้แช่เย็นหรือช่องแช่แข็งแบบควบคุมอุณหภูมิ คุณสามารถลองทำการทดลองง่ายๆ ที่แสดงให้เห็นผลกระทบของเกลือที่มีต่อน้ำและน้ำแข็ง เติมน้ำปริมาณเท่ากันสองถ้วยพลาสติก เทเกลือแกงลงในถ้วยใดถ้วยหนึ่งแล้วคนให้เข้ากันจนละลายหมด ใส่ถ้วยในช่องแช่แข็ง ตั้งอุณหภูมิไว้ที่ 32 องศาฟาเรนไฮต์ (0 องศาเซลเซียส) แล้วทิ้งไว้ค้างคืน

เมื่อคุณกลับมาในตอนเช้า ถ้วยที่มีน้ำบริสุทธิ์จะแข็งตัว แต่ถ้วยที่ใส่เกลือจะไม่กลายเป็นน้ำแข็ง ลองลดการตั้งค่าอุณหภูมิทีละน้อยและกลับมาตรวจสอบอีกครั้งหลังจากผ่านไปหลายชั่วโมงเพื่อดูว่าน้ำเกลือเป็นน้ำแข็งหรือไม่ หากไม่เป็นเช่นนั้น ให้ลดอุณหภูมิลงอีกจนกว่าจะแข็งตัว หากต้องการ คุณสามารถใช้อุณหภูมิเยือกแข็งและปริมาตรน้ำเพื่อบอกปริมาณเกลือที่คุณใส่ลงไปได้อย่างแม่นยำ

คุณไม่สามารถเรียกปฏิกิริยาของเกลือและน้ำแข็งว่าเป็นปฏิกิริยาได้เพราะ ไม่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เกิดขึ้น แต่มีบางอย่างเกิดขึ้นแน่นอน น้ำแข็งเริ่มละลายแต่กลับรู้สึกเย็นลง ความขัดแย้งนี้เกิดขึ้นเพราะสองสิ่งที่แตกต่างกันเกิดขึ้นภายในและบนน้ำแข็ง

เกลือเป็นสารประกอบไอออนิกที่ประกอบด้วยไอออนโซเดียมบวก (Na) และคลอรีนเชิงลบ (Cl) และ โมเลกุลของน้ำมีขั้ว โดยแต่ละโมเลกุลมีประจุบวกอ่อนอยู่ด้านหนึ่งและมีประจุลบอยู่ด้านหนึ่ง อื่นๆ.

เมื่อเกลือและน้ำสัมผัสกัน โมเลกุลของน้ำแต่ละด้านจะดึงดูดไอออนของเกลือ โมเลกุลของเกลือจะแตกออกจากกัน และโมเลกุลของน้ำจะล้อมรอบไอออน กระบวนการละลายนี้จะเติมน้ำด้วยตัวถูกละลาย และเนื่องจากอยู่ที่นั่น โมเลกุลของน้ำจึงมีอิสระในการเคลื่อนไหวมากขึ้น น้ำอยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า

เฉพาะเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมลดลงต่ำกว่าจุดเยือกแข็งใหม่เท่านั้นที่จะ น้ำแข็งเริ่มละลายและขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเกลือ นั่นเป็นเหตุผลที่เกลือสินเธาว์ละลายน้ำแข็งบนถนนในระยะเวลาอันสั้นเมื่ออุณหภูมิภายนอกใกล้จุดเยือกแข็งหรือต่ำกว่าระดับนั้น ทำงานได้ไม่ดีเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า 15 F (-9 C) และจะไม่ทำงานเลยหากอุณหภูมิถึง 0 F (-18 C)

บนพื้นผิวของก้อนน้ำแข็งน้ำบริสุทธิ์ที่จุดหลอมเหลว โมเลกุลของน้ำบางส่วนยังคงแข็งตัวอยู่ที่แต่ละโมเลกุล ในขณะที่บางคนเพลิดเพลินกับอิสระในการอยู่ในสถานะของเหลวและมีความสมดุลระหว่าง พวกเขา

เมื่อคุณเติมเกลือ มันจะเปลี่ยนความสมดุล และโมเลกุลจำนวนมากจะเข้าสู่สถานะของเหลวและหยดออกไป ในขณะที่โมเลกุลที่อยู่ในสถานะของแข็งจะต้องอยู่ที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าจึงจะคงสถานะของแข็งได้ ก้อนน้ำแข็งที่เหลือหลังจากที่น้ำละลายแล้วจะเย็นกว่าก้อนน้ำแข็งทั่วไป