Placera en kopp som innehåller rent vatten bredvid ett innehållande saltvatten och gradvis sänka omgivningstemperaturen. Vid ungefär 0 grader Celsius (32 grader Fahrenheit) kommer det rena vattnet att isa över och gradvis frysa medan saltvattnet förblir flytande. Vid en viss temperatur under den där friskt vatten frös, kommer saltvattnet också att frysa. Den faktiska temperaturskillnaden beror på saltkoncentrationen. Anledningen till att detta händer har att göra med närvaron av saltjoner i vattnet. De stör fysiskt vattenmolekylernas tendens att ställa upp i en kristallstruktur.
TL; DR (för länge, läste inte)
Saltvatten har en lägre fryspunkt än rent vatten. Vattnet på ytan av salt is är kallare, så isen känns kallare än rent vatten is.
Vad händer när vatten fryser?
Varje vattenmolekyl är en kombination av ett syre och två väteatomer anordnade i en triangel. Detta asymmetriska arrangemang ger molekylen en polaritet - den ena sidan har en positiv positiv laddning medan den andra sidan är negativ. På grund av denna polaritet lockas molekylerna till varandra. Molekylerna är i konstant rörelse, men vibrerar och rör sig omedelbart om varandra. När du sänker temperaturen sänker molekylerna, och eftersom de har mindre energi börjar de hålla fast vid varandra. Vid fryspunkten är rörelsens energi så låg att molekylerna samlas i en fast struktur.
Lägg till lite salt
Natriumklorid (NaCl) eller bergsalt består av en positiv laddad natriumjon och en negativ klorjon bunden samman genom elektrostatisk attraktion i en gitterstruktur. När du sätter saltet i vatten bryter polarvattenmolekylerna strukturen och omger de enskilda jonerna, som sprider sig i lösningen. När temperaturen går ner, stör jonerna vattenmolekylernas förmåga att bilda en kristallstruktur, och blandningen blir inte en fast substans tills du sänker temperaturen under fryspunkten för rent vatten. Den nya fryspunkten beror på saltkoncentrationen, men den lägsta den kan gå är -21,1 C (-5,98 F). Detta sker vid mättnad när inget salt kommer att lösas.
Is med lägre fryspunkt Känner sig kallare
Om du plockar upp en frusen kub med saltvatten kan det kännas kallare än en kub med rent vatten. Det finns ett par skäl till detta. En är att för att frysta måste en saltvatten isbit ha en lägre temperatur än en ren iskub.
Den andra orsaken är att ytskiktet av vatten på kuben också ligger vid en lägre temperatur. På ytan av varje isbit uppstår en utbytesprocess mellan vatten i flytande och fasta tillstånd. Närvaron av salt i vattnet sänker jämviktspunkten för denna utbyte genom att sänka frysvattnet i det flytande vattnet. Följaktligen är det vatten du känner på ytan av en saltvattenkub är kallare än det på en ren vattenkub. Denna dynamik hindrar också vatten som kommer i kontakt med isen från att frysa, varför salt verkar smälta is.
