Zawartość
Jeśli kiedykolwiek robiłeś lody w domu lub próbowałeś stopić lód solą, prawdopodobieństwo, że w którymś momencie poparzyłeś się mieszanką soli i lodu, jest bardzo wysokie. Każda substancja dostatecznie zimna, taka jak lód, spowoduje ból, jeśli pozostanie w kontakcie ze skórą wystarczająco długo. Sól i lód użyte razem mogą powodować zamarzanie do tego stopnia, że będzie wyglądać tak, jakby skóra płonęła jak ogień.
Fazy wodne
Woda, jak każda inna substancja, występuje w trzech fazach: stałej, ciekłej i gazowej. Atomy w fazie gazowej (nazywanej parą) są bardzo gorące i poruszają się z dużą ilością energii. W temperaturach poniżej temperatury wrzenia staje się cieczą. Pomimo tego, że są zimniejsze niż para, cząsteczki wody w stanie ciekłym mają wystarczająco dużo energii, aby się poruszać i uniemożliwić ich trwałe połączenie. Gdy temperatura spada dalej, woda zamarza, zmieniając się w ciało stałe znane jako lód. W tym stanie cząsteczki nie poruszają się zbytnio i przylegają do siebie, nadając wodzie jej twardość i kształt.
Rozwiązania
Rzeczy się zmieniają, gdy woda jest nieczysta. Aby zrozumieć dlaczego, trzeba coś zrozumieć na temat rozwiązań. Roztwór to termin chemiczny oznaczający substancję stałą, która została rozpuszczona w cieczy, podobnie jak sól można rozpuścić w wodzie. Według profesora nauk ścisłych, dr Andrew Olsona, woda jest szczególnie dobra w rozpuszczaniu, ponieważ na końcach dwóch cząsteczek ma ładunki elektryczne. Te małe ładunki w każdej cząsteczce wody mają tendencję do otaczania poszczególnych cząsteczek substancji rozpuszczonej (to znaczy cząsteczek ciała stałego rozpuszczonego w wodzie), rozpraszając się między sobą.
Depresja punktu zamarzania
Ponieważ woda jest roztworem, który rozprzestrzenia się, pokrywając każdą cząsteczkę substancji rozpuszczonej, niewiele cząsteczek wody jest w stanie utrzymywać kontakt z innymi. Przeszkadzają mu cząsteczki rozpuszczone. To sprawia, że woda jest mniej podatna na zmiany, takie jak zmiana fazy. Chłodnica jest potrzebna do zamrożenia roztworu wodnego niż do zamrożenia czystej wody. Nazywa się to „obniżeniem temperatury zamarzania” i występuje niezależnie od materiału, z którego składa się substancja rozpuszczona. Ponieważ sól łatwo rozpuszcza się w wodzie, słona woda ma niższą temperaturę krzepnięcia niż czysta woda.
Lód i sól
Kiedy lód wchodzi w kontakt z solą, temperatura zamarzania jest obniżana, gdy tylko sól się rozpuści. To powoduje, że lód topi się w wodzie, ponieważ chociaż lód jest wystarczająco zimny, aby czysta woda istniała w postaci stałej, nie jest wystarczająco zimna, aby zamrozić słoną wodę. Jednak rozpuszczanie soli i topniejącego lodu wymaga energii.
Oparzenia
Energia pobrana przez reakcję chemiczną obniżenia temperatury zamarzania jest przenoszona do bezpośredniego otoczenia. Jeśli lód i sól stykają się ze skórą, oznacza to, że całe ciepło jest wyciągane ze skóry, przez co jest wystarczająco zimna, aby odczuwać zamarznięcie, powodując przy tym uczucie pieczenia.
