מלח נמס קרח בעיקר בגלל הוספת מלח מוריד את נקודת הקפאה של המים. איך זה נמס קרח? ובכן, זה לא, אלא אם כן יש מעט מים עם הקרח. החדשות הטובות הן שאינכם זקוקים לבריכת מים כדי להשיג את האפקט. בדרך כלל קרח מצופה עם סרט דק של מים נוזליים, וזה כל מה שצריך.
מים טהורים קופאים בטמפרטורה של 0 ° C. מים עם מלח (או כל חומר אחר בו) יקפא בטמפרטורה נמוכה יותר. עד כמה הטמפרטורה תהיה נמוכה תלוי בטמפרטורה סוכן קרח. אם תשים מלח על קרח במצב בו הטמפרטורה לעולם לא תגיע לנקודת ההקפאה החדשה של תמיסת מי המלח, לא תראה שום תועלת. לדוגמה, השלכת מלח שולחן (נתרן כלורי) על הקרח כאשר הוא 0 ° F לא יעשה יותר מאשר לצפות את הקרח בשכבת מלח. מצד שני, אם תשימו את אותו המלח על קרח בטמפרטורה של 15 מעלות, המלח יוכל למנוע קרח נמס מהקפאה מחדש. מגנזיום כלוריד עובד עד 5 ° F ואילו סידן כלוריד עובד עד -20 ° F.
טעימות עיקריות: איך מלח נמס קרח
- מלח נמס קרח ועוזר לשמור על הקפאת מים מחדש על ידי הורדת נקודת הקפאה של המים. תופעה זו נקראת דיכאון בנקודת הקפאה.
- מלח עוזר רק אם יש מעט מים נוזליים זמינים. המלח צריך להתמוסס ליונים שלו בכדי לעבוד.
- סוגים שונים של מלח משמשים כסוכני קרח. ככל שנוצרים יותר חלקיקים (יונים) כאשר המלח מתמוסס, כך הוא מוריד את נקודת הקפאה.
איך זה עובד
המלח (NaCl) מתמוסס ליונים שלו במים, Na+ וקל-. היונים מתפזרים ברחבי המים וחוסמים את מולקולות המים מלהתקרב מספיק זה לזה ובכיוון הנכון להתארגן לצורה המוצקה (קרח). קרח סופג אנרגיה מסביבתו כדי לעבור את שלב המעבר ממוצק לנוזל. זה עלול לגרום להקפאה חוזרת של מים טהורים, אך המלח במים מונע מהם להפוך לקרח. עם זאת, המים נעשים קרים מכפי שהיו. הטמפרטורה יכולה לרדת מתחת לנקודת ההקפאה של מים טהורים.
הוספת כל טומאה לנוזל מורידה את נקודת ההקפאה שלו. אופי התרכובת לא משנה, אך יש חשיבות למספר החלקיקים שהוא פורץ לנוזל. ככל שיוצרים יותר חלקיקים, כך שקע הדיכאון בנקודה הקפואה גדול יותר. אז המסת סוכר במים מורידה גם את נקודת הקפאה של מים. סוכר פשוט מתמוסס למולקולות סוכר בודדות, כך שההשפעה שלו על נקודת הקפאה היא פחות ממה שהייתם מקבלים כמות שווה של מלח, שמתפרקת לשני חלקיקים. מלחים שמתפרקים לחלקיקים רבים יותר, כמו מגנזיום כלוריד (MgCl2) משפיעים אפילו יותר על נקודת הקפאה. מגנזיום כלוריד מתמוסס לשלושה יונים - קטיון מגנזיום אחד ושני אניונים כלורידיים.
בצד ההפוך, הוספת כמות זעירה של חלקיקים בלתי מסיסים יכולה למעשה לעזור להקפיא מים ב גבוה יותר טמפרטורה. אמנם יש מעט דיכאון בנקודות הקפאה, אך הוא מקומי ליד החלקיקים. החלקיקים משמשים כאתרי גרעין המאפשרים היווצרות קרח. זו הנחת היסוד מאחורי היווצרות פתיתי שלג בעננים וכיצד אתרי סקי מייצרים שלג כשהוא מתחמם מעט מאשר קפוא.
- אתה יכול להדגים את ההשפעה של נקודת הקיפאון עצמך, גם אם אין לך מדרכה קפואה בהישג יד. דרך אחת היא ליצור משלך גלידה בבאגי, כאשר הוספת מלח למים מייצרת תערובת כה קרה שהיא יכולה להקפיא את הפינוק שלך.
- אם אתה רק רוצה לראות דוגמא עד כמה קרח קר בתוספת מלח יכול להגיע, מערבבים 33 גרם מלח עם 100 גרם קרח כתוש או שלג. הזהר! התערובת תהיה בערך -21 מעלות צלזיוס, שהיא קרה מספיק כדי לתת לך כוויות קור אם תחזיק אותה יותר מדי זמן.
- השג הבנה טובה יותר של דיכאון בנקודת הקפאה על ידי בחינת ההשפעה של המסת חומרים שונים במים וציין את הטמפרטורה הדרושה להקפאתם. דוגמאות טובות לחומרים להשוואה הם מלח שולחן (נתרן כלורי), סידן כלוריד וסוכר. בדוק אם אתה יכול להמיס מסות שוות של כל חומר במים כדי לקבל השוואה הוגנת. נתרן כלורי פורץ לשני יונים במים. סידן כלוריד יוצר שלושה יונים במים. הסוכר מתמוסס במים, אך הוא אינו מתפרק לאף יון. כל החומרים הללו יורידו את נקודת ההקפאה של מים.
- קח את הניסוי צעד קדימה על ידי בחינת גובה של נקודת רתיחה, עוד תכונה קולקטיבית של החומר. הוספת סוכר, מלח או סידן כלוריד תשנה את הטמפרטורה בה מים רותחים. האם ההשפעה ניתנת למדידה?