Dondurma makinelerinde genellikle, iç kabı çevreleyen suyu kremayı donduracak kadar soğuk hale getirmek için tuz kullanılır. Aslında, yarım saat içinde süper soğuk su, şekerli kremayı dondurmaya dönüştürecek kadar dondurabilir. Tuz suyu nasıl bu kadar soğuk yapar?
Su Fiziği
Bu fenomeni daha iyi anlamak için, sıcaklık ve suyun fiziksel durumları arasındaki ilişkinin anlaşılması gerekir. Su moleküllerinin hareketi suyun sıcaklığına bağlıdır. Sıcak sıcaklıklar hızlı hareket anlamına gelir. Hareket yeterince hızlı olursa buhar üretilir. Soğuk sıcaklıklar, donma dediğimiz bir süreçte, moleküler hareketi tamamen durduracak kadar düşük bir noktaya ulaşana kadar daha az hareket anlamına gelir.
Donma noktası
Peki tuz (sodyum klorür) suyu nasıl daha soğuk yapar? Özünde, öyle değil. Tuz, suyun donma noktasını düşürmeye çalışır, böylece su buza dönüşmeden önce 32 derece Fahrenheit'ten (sıfır Santigrat derece) daha soğuk olabilir. Aslında, tuz içeren su, neredeyse eksi 6 derece F sıcaklıklara ulaşabilir.
Dondurma yapıldığında, krema bir kutuya konur ve bir buz banyosu içinde döndürülür. Buz banyosuna tuz eklenmezse, ulaşabileceği en düşük sıcaklık 32 derece F'dir. Krem bu sıcaklıkta donabilirken, daha düşük bir sıcaklıkta daha hızlı donabilir. Buz banyosuna tuz eklendiğinde (genellikle dondurma yapımında kaya tuzu), eriyen buzun yüzeyindeki ince su tabakası ile temas eder. Tuz çözülür ve su tuzlu hale gelir. Bu tuzlu suyun donma noktası daha düşüktür, bu nedenle buz banyosunun sıcaklığı daha da soğuyabilir, böylece dondurma daha hızlı dondurulur.
Buzları Eritmek İçin Tuz Kullanımı
Tuzun suyun donma noktasını düşürme prensibi, kışın yolların güvenliğini sağlamak için sıklıkla kullanılmaktadır. Kar ve buz olayları sırasında kamyonlar yollara ince bir tuz tabakası yayar. Bu, çarpma anında kar ve buzun donmadan erimesine neden olur ve yolları buzlu ve tehlikeli olmaktan çok ıslak hale getirir. Ancak suyun donmadan önce ne kadar soğuk olabileceğinin bir sınırı vardır; aşırı soğuk havalarda yollara kum sürmek tuz sürmekten daha faydalıdır. Sodyum klorür dışındaki tuz türleri daha düşük sıcaklıklarda kullanılabilir. Örneğin, kalsiyum klorür ve magnezyum klorür, düşük sıcaklıklarda buzu eritebilir. Bununla birlikte, bu bileşiklerin bazıları çevreye zararlı olabilir ve sadece ara sıra kullanılır.
Buz Kırmanın Etkileri
Tuzlu kırılmış buz kullanılması, tuzun çözülebileceği daha büyük bir yüzey alanı sağlayarak daha hızlı erimeye neden olur. Örneğin, dondurma makinenizde daha fazla kırılmış buz parçası kullanmak, daha az büyük küp kullanmaktan daha etkili olacaktır.
Kaynar Tuzlu Su
Tuz suyun donma noktasını düşürürken kaynama noktasını düşürmez. Aslında, tuzlu su, tuzlu olmayan sudan daha yüksek bir sıcaklıkta kaynar. Yine suya tuz eklemek sıcaklığı düşürmez.