盐如何降低水的冰点?
当冬季到来时,您可能已经观察到高速公路部门在路上撒盐以融化冰。
更好的简单示例是在我们家中观察到这种情况。当我们准备在家制作冰淇淋时,我们会使用盐作为降低温度的成分之一。
在上述场景中,我们使用的是盐。
但是你知道背后的原因吗?
我们为什么要这样做?
为什么盐可以降低水的冰点?
盐是如何降低水的冰点的?
当您制作冰淇淋时,如果您希望混合物冻结,冰淇淋混合物周围的温度需要低于 32 F。盐与冰混合会产生温度低于 32 F 的盐水。你在冰水中加盐,你将冰的融化温度降低到 0 F 左右。盐水太冷了,很容易冻结冰淇淋混合物。
但是像南极洲、格陵兰岛和加拿大这样的地方呢?融化季节摆脱它。随着时间的推移,这些雪积聚并压实成冰川。
淡水的典型冰点为 0° 摄氏度 [32° 华氏度]。通常,水分子由氢和水分子组成,它们结合在一起形成冰的晶体结构。最终,分子移动得如此缓慢,以至于它们再也无法逃脱水分子之间的分子间吸引力。由于这些力,水分子晶格形成,水变成了冰。
在这个相变过程中,水分子以相同的速度进入和离开固体。盐只是存在就破坏了这种平衡。随着盐的添加,液体和固体之间的界面处存在的水分子减少了。换句话说,盐粒会阻止水分子重新进入固相,因此离开的水分子较多,进入固体的水分子较少。
当温度进一步降低时,水分子离开固相将进一步减慢,速度最终将与水分子在盐存在下找到固体的速度相匹配。当水离开固体的速度与水分子进入的速度相平衡时,就会建立一个新的(较低的)冰点。
平均而言,世界海洋中的海水盐度约为 3.5百分比(35 g/L,或 0.600 M)。换句话说,每公斤海水中大约有 35 克(1.2 盎司)溶解盐,主要是钠(Na
+
) 和氯化物 (Cl
-
) 离子存在。由于这些盐分,海水比淡水和纯净水的密度更大。因此,海水的冰点会随着盐浓度的增加而降低。
虽然海水的咸度会有所不同,但这会将海水的冰点降低到约-1.8°C或28.8°F。所以海水会结冰。
另一个影响海水结冰的因素是它的洋流。洋流可以被描述为热对流的结合,以产生大规模的海水流动。海水的这种持续运动有助于防止水分子冻结成冰晶的静止状态。因此,只有真正寒冷的地区,例如北极或南极,通常会变得足够冷,以至于海水会结冰。
更重要的是,洋流不断地从赤道抽取温暖的水
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