Zimą oblodzone drogi i chodniki są posypane solą, aby pozbyć się oblodzonych warunków i zapewnić bezpieczny ruch pieszym i różnym pojazdom. To sól jest używana z jakiegoś powodu - istnieje naukowe wyjaśnienie tego z punktu widzenia fizyki.
Co się topi?
Topienie jest fizycznym procesem, podczas którego substancja przechodzi z jednego stanu skupienia do drugiego, to znaczy z krystalicznej substancji stałej do cieczy. Do topienia należy spełnić określone warunki. Każda substancja ma własną temperaturę topnienia lub określony zakres temperatur. W tym przypadku lód lub śnieg zamienia się w wodę z udziałem soli. W stanie normalnym i bez wpływu zewnętrznego temperatura topnienia śniegu wynosi 0 ℃.
Duże znaczenie ma fakt, że mieszanina substancji zwykle topi się w niższej temperaturze niż te same substancje oddzielnie. Na przykład możesz wziąć metal warunkowy A o temperaturze topnienia 500 ℃. Jeśli dodasz do niego inny metal w celu wytworzenia stopu, temperatura topnienia tego stopu będzie już niższa - na przykład 480 ℃. Podobna sytuacja występuje w przypadku śniegu i soli.
Interesujący fakt: sól w nietypowy sposób wpływa na wodę i proces wrzenia. Świeża woda wrze w temperaturze 100 ℃, ale jeśli doda się i rozpuści sól, temperatura wrzenia wzrośnie. Dokładny stopień zależy od stężenia soli w wodzie.Na przykład, jeśli roztwór zawiera 20% soli, będzie się gotować w temperaturze 105 ℃.
Jak śnieg topi się z solą?
Aby zrozumieć ten proces, możemy podać jako przykład prosty eksperyment. Należy zebrać pół szklanki śniegu i położyć kolejną garść na talerzu, poczekać, aż śnieg się stopi. Jeśli położysz szklankę na uformowanej wodzie i zmierzysz w niej temperaturę, będzie ona bliska 0 ℃.
Teraz powinieneś wlać trochę soli do szklanki, wymieszać i natychmiast ponownie zmierzyć temperaturę. Nieoczekiwanie termometr pokaże około -18 ℃. Po kilku minutach temperatura zacznie rosnąć, ale dno szklanki zamarznie na płytce. Dlaczego tak się dzieje
Po dodaniu soli do szkła temperatura topnienia lodu gwałtownie spadła. Może wynosić około -21 ℃. Do stopienia lodu potrzebna jest duża ilość energii. Jest pobierany ze środowiska i mieszaniny. W tym przykładzie kałuża wody na desce szybko zamarzła. W ten sposób obniża się temperatura mieszanki śniegu i soli.
Zjawisko to stosuje się do lodu. Kiedy lód jest posypany solą, powstaje specjalna warstwa. Mieszanina śniegu i soli topi się wraz ze spadkiem temperatury zamarzania tej warstwy. Stopniowo pojawia się film roztworu wody i soli, który rozszerza się i rozszerza, zwiększając w ten sposób obszar kontaktu lodu z solą. Ten proces trwa do momentu stopienia się całego lodu. Energia jest pobierana z otaczającego powietrza, dlatego zimniej jest stać na powstałej zawiesinie śniegu i soli.
Jeśli rozważymy ten proces na bardziej złożonym poziomie fizycznym, lód pokryty jest cienką warstwą quasi-płynnej wody. Powstaje w wyniku bardzo szybkich cząsteczek odrywających się od głównego kryształu lodu. Quasi-płynna woda szybko twardnieje w niskich temperaturach. Sól pomaga zmniejszyć stężenie tych cząsteczek i zapobiega zamarzaniu wody.
Dlaczego obróbka soli jest niebezpieczna dla dróg?
Pomimo rozpowszechnienia tej metody w walce z lodem ma ona wiele wad. Kiedy śnieg w połączeniu z solą topi się, pojawia się brudna ciecz z dużą liczbą związków chloru. Substancje te negatywnie wpływają na otaczające rośliny, glebę, a także obuwie dla pieszych i opony samochodowe.
Z tego powodu ustalono zbiór zasad, których należy przestrzegać podczas obróbki powłoki solą. W szczególności jest to zgodność z dawkowaniem. Na metr kwadratowy gruntu należy zużyć maksymalnie 450 g soli. W przemysłowych produktach przeciwoblodzeniowych stosuje się również chlorek sodu, ale oprócz tego istnieją specjalne dodatki w kompozycji, które zmniejszają szkodliwe działanie soli.
Mieszanina kilku substancji topi się w niższej temperaturze niż te same substancje wzięte oddzielnie. Ta zasada działa z solą i śniegiem. W normalnych warunkach śnieg zaczyna się topić w temperaturze 0 ℃. W przypadku zmieszania z solą proces ten rozpoczyna się już w temperaturze -18 ℃. Efekt mieszanki soli i lodu służy do zwalczania lodu na drogach. Ale na metr kwadratowy powłoki nie można użyć więcej niż 450 g soli, ponieważ powstałe związki chlorkowe są szkodliwe dla środowiska, obuwia i opon samochodowych.