Wie senkt Salz den Gefrierpunkt von Wasser?

Wenn die Wintersaison beginnt, haben Sie wahrscheinlich beobachtet, wie die Autobahnbehörde Salz auf die Straße streut, um das Eis zu schmelzen.

Und das einfachere Beispiel, wo Sie diese Art von Zustand beobachten können, ist bei uns zu Hause. Wenn wir uns darauf vorbereiten, Eiscreme zu Hause zuzubereiten, verwenden wir Salz als eine der Zutaten, um die Temperatur zu senken.

In den oben genannten Szenarien verwenden wir Salz.

Aber wussten Sie den Grund dafür?

Warum machen wir das?

Warum senkt Salz den Gefrierpunkt von Wasser?

Wie senkt Salz den Gefrierpunkt von Wasser?

Wenn Sie Eiscreme zubereiten, muss die Temperatur um die Eiscrememischung herum niedriger als 32 F sein, wenn Sie möchten, dass die Mischung gefriert. Mit Eis gemischtes Salz erzeugt eine Sole, die eine Temperatur von weniger als 32 F hat Wenn Sie dem Eiswasser Salz hinzufügen, senken Sie die Schmelztemperatur des Eises auf etwa 0 ° C. Die Sole ist so kalt, dass sie die Eismischung leicht gefriert.

Aber was ist mit Orten wie der Antarktis, Grönland und Kanada, wo das frische Wasser in der Luft zu Schnee gefriert und ohne einen auf das Land fällt Schmelzzeit, um es loszuwerden. Mit der Zeit baut sich dieser Schnee auf und verdichtet sich zu einem Gletscher.

Der typische Gefrierpunkt von Süßwasser liegt bei 0° Celsius [32° Fahrenheit]. Im Allgemeinen bestehen Wassermoleküle aus Wasserstoff- und Wassermolekülen und sie haben sich zu einer kristallinen Eisstruktur verbunden. Schließlich bewegen sich die Moleküle so langsam, dass sie den zwischenmolekularen Anziehungen zwischen Wassermolekülen nicht mehr entkommen können. Als Ergebnis dieser Kräfte bildet sich ein Gitter aus Wassermolekülen und Wasser wird zu Eis.

Während dieses Phasenwechsels treten Wassermoleküle mit der gleichen Geschwindigkeit in den Festkörper ein und verlassen ihn. Salz stört dieses Gleichgewicht durch seine bloße Anwesenheit. Durch die Zugabe von Salz sind weniger Wassermoleküle an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Feststoff vorhanden. Mit anderen Worten, Salzpartikel hindern die Wassermoleküle daran, wieder in die feste Phase einzudringen, sodass mehr Wassermoleküle austreten und weniger in den Feststoff eintreten.

Wenn die Temperatur noch weiter sinkt, verlassen die Wassermoleküle die feste Phase die feste Phase wird noch weiter verlangsamt und die Geschwindigkeit wird schließlich der Geschwindigkeit entsprechen, mit der Wassermoleküle den Feststoff in Gegenwart von Salz finden können. Wenn die Rate, mit der Wasser den Feststoff verlässt, die Rate, mit der Wassermoleküle eindringen, ausgleicht, wird ein neuer (niedrigerer) Gefrierpunkt festgelegt.

Meerwasser in den Weltmeeren hat im Durchschnitt einen Salzgehalt von etwa 3,5 Prozent (35 g/l oder 0,600 M). Mit anderen Worten, jedes Kilogramm Meerwasser enthält ungefähr 35 Gramm (1,2 Unzen) gelöste Salze – hauptsächlich Natrium (Na ⁺ ). ) und Chlorid (Cl ^- )-Ionen vorhanden sind. Aufgrund dieser Salze ist Meerwasser dichter als Süßwasser und reines Wasser. Daher sinkt der Gefrierpunkt von Meerwasser mit zunehmender Salzkonzentration.

Obwohl der Salzgehalt von Meerwasser variiert, senkt dies den Gefrierpunkt von Meerwasser auf etwa -1,8 °C oder 28,8 °F. Das Meerwasser gefriert also.

Ein weiterer Faktor, der das Gefrieren des Meerwassers beeinflusst, ist die Meeresströmung. Meeresströmungen können als thermische Konvektion beschrieben werden, die kombiniert wird, um großräumige Strömungen von Meereswasser zu erzeugen. Diese ständige Bewegung des Meerwassers verhindert, dass die Wassermoleküle in den etwas stationären Zustand von Eiskristallen gefrieren. Infolgedessen werden normalerweise nur wirklich kalte Gebiete wie der Nordpol oder der Südpol so kalt, dass das Meerwasser gefriert.

Bedeutsamer ist, dass die Meeresströmungen kontinuierlich warmes Wasser aus dem Äquator pumpen Regionen in die kälteren Ozeanregionen.

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