Bir kimyasal ve bir fiziksel olmak üzere iki tür değişiklik, bir maddenin donma noktasını etkileyebilir. Bazı sıvıların donma noktasını, içine ikinci bir çözünür madde karıştırarak düşürebilirsiniz; yol tuzu, erimiş suyun soğuk havalarda yeniden donmasını bu şekilde engeller. Basıncı değiştiren fiziksel yaklaşım, sıvının donma noktasını da düşürebilir; Normal atmosfer basıncında görülmeyen olağandışı katı formları da üretebilir.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Antifriz, suyun donma noktasını düşürerek düşük sıcaklıklarda sıvı halde kalmasını sağlar. Hem şeker hem de tuz, daha az ölçüde de olsa bunu yapacaktır.
Moleküller Donduğunda
Moleküller arasındaki elektrik kuvvetleri, bir maddenin donma ve kaynama sıcaklıklarını belirler; kuvvetler ne kadar güçlü olursa, sıcaklık o kadar yüksek olur. Örneğin birçok metal güçlü kuvvetlerle bağlıdır; demirin erime noktası 1.535 santigrat derecedir (2.797 derece Fahrenheit). Su molekülleri arasındaki kuvvetler oldukça zayıftır; su sıfır derece C'de (32 derece F) donar. Çözücü karışımları ve basınç değişimleri, moleküller arasındaki kuvvetleri azaltarak sıvıların donma noktasını düşürür.
Karıştırmak
Bir sıvıyı başka bir uyumlu maddeyle karıştırarak sıvının donma noktasını düşürürsünüz. Maddeler, tam karışmayı sağlamak için uyumlu olmalıdır; örneğin yağ ve su birbirinden ayrılır ve donma noktasını değiştirmez. Sofra tuzu ve su karışımının donma noktası, su-alkol karışımında olduğu gibi daha düşüktür. Kimyacılar, ilgili maddenin miktarlarını ve ikinci maddeyle ilişkili bir sabiti hesaba katan bir formül uygulayarak donma noktası sıcaklık farkını tahmin edebilirler. Örneğin, su ve sodyum klorür için hesaplarsanız ve sonuç -2 ise, bu, karışımın donma noktasının saf suya göre 2 derece C (3,6 derece F) daha düşük olduğu anlamına gelir.
Basıncı Kaldırmak
Basınçtaki değişiklikler, bir maddenin donma noktasını yükseltebilir veya düşürebilir. Genel olarak, 1 atmosferden daha düşük basınçlar, bir maddenin donduğu sıcaklığı düşürür, ancak su için daha yüksek bir basınç, daha düşük bir donma noktası verir. Bir basınç değişikliğinden kaynaklanan kuvvet, bir maddede halihazırda oynamakta olan moleküler kuvvetlere dönüşür. Düşük basınçtaki su için buhar, sıvı hale gelmeden doğrudan buza dönüşür.
İnanılmaz Sıcak Buz
Su, her biri farklı basınçlarda gözlemlenen birkaç katı faza sahiptir. Bilim adamlarının “Ice I” olarak adlandırdıkları standart buz, atmosfer basıncında bulunur ve karakteristik altıgen kristal yapıya sahiptir. Eksi 80 derece C'nin (eksi 112 derece F) altındaki sıcaklıklarda, 1 atmosfer basınçta buhardan kübik buz kristalleri oluşabilir. Yüksek basınçlarda egzotik buz türleri oluşur; bilim adamları onları Ice II'den Ice XV'e kadar tanımlarlar. Bu buz formları, 1 atmosfer basınçta suyun kaynama noktası olan 100 derece C'yi (212 derece F) aşan sıcaklıklarda katı kalabilir.