Поставте чашку з чистою водою поруч із водою з солоною водою і поступово знижуйте температуру навколишнього середовища. Близько 0 градусів Цельсія (32 градуси за Фаренгейтом) чиста вода замерзне і поступово замерзне, тоді як солона вода залишається рідкою. При певній температурі нижче температури, при якій прісна вода замерзала, солона вода також замерзне. Фактична різниця температур залежить від концентрації солі. Причина цього полягає в наявності іонів солі у воді. Вони фізично заважають тенденції молекул води вибудовуватися в кристалічну структуру.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Солона вода має нижчу температуру замерзання, ніж чиста вода. Вода на поверхні солоного льоду холодніша, тому лід відчувається холоднішим, ніж крижаний чистий.
Що відбувається, коли вода замерзає?
Кожна молекула води - це поєднання одного кисню та двох атомів водню, розташованих у трикутнику. Це асиметричне розташування надає молекулі полярності - одна сторона має чистий позитивний заряд, а інша сторона від’ємна. Через цю полярність молекули притягуються одна до одної. Молекули перебувають у постійному русі, однак вібрують і безперервно рухаються навколо один одного. Коли ти знижуєш температуру, молекули сповільнюються, і оскільки вони мають менше енергії, вони починають прилипати одна до одної. У точці замерзання енергія руху настільки низька, що молекули зливаються в тверду структуру.
Додайте трохи солі
Хлорид натрію (NaCl), або кам'яна сіль, складається з позитивно зарядженого іона натрію та негативного іона хлору, пов'язаних між собою електростатичним притяганням у структуру решітки. Коли ви поміщаєте сіль у воду, полярні молекули води порушують структуру і оточують окремі іони, які диспергуються у розчині. Коли температура знижується, іони перешкоджають здатності молекул води утворювати кристал структура, і суміш не перетвориться на тверду речовину, поки ви не знизите температуру нижче точки замерзання чистого води. Нова точка замерзання залежить від концентрації солі, але найнижчою вона може бути -21,1 C (-5,98 F). Це відбувається при насиченні, коли більше солі не розчиняться.
Лід з нижчою точкою замерзання відчуває себе холоднішим
Якщо ви візьмете заморожений кубик солоної води, він може бути холоднішим, ніж куб чистої води. Для цього є кілька причин. Одне з них полягає в тому, що для заморожування кубик льоду з солоною водою повинен мати нижчу температуру, ніж кубик льоду з чистою водою.
Інша причина полягає в тому, що поверхневий шар води на кубі також має нижчу температуру. На поверхні кожного кубика льоду відбувається процес обміну між водою в рідкому та твердому станах. Наявність солі у воді знижує точку рівноваги цього обміну, знижуючи температуру замерзання рідкої води. Отже, вода, яку ви відчуваєте на поверхні куба з солоною водою, холодніша, ніж вода на кубі з чистою водою. Ця динаміка також запобігає замерзанню води, яка контактує з льодом, саме тому сіль, як видається, тане лід.