Talvella jäisiä teitä ja jalkakäytäviä ripustetaan suolalla päästä eroon jäisistä olosuhteista ja varmistaa jalankulkijoiden ja erilaisten ajoneuvojen turvallinen liikkuminen. Suolaa käytetään syystä - fysiikan kannalta tähän on tieteellinen selitys.
Mikä sulaa?
Sulaminen on fysikaalinen prosessi, jonka aikana aine siirtyy aggregaatiotilasta toiseen, ts. Kiteisestä kiinteästä aineesta nesteeksi. Sulamiseen tietyt ehdot on täytettävä. Jokaisella aineella on oma sulamispiste tai tietty lämpötila-alue. Tässä tapauksessa jää tai lumi muuttuu vedeksi suolana. Normaalitilassa ja ilman ulkoista vaikutusta lumen sulamislämpötila on 0 ℃.
Suuri merkitys on sillä, että aineiden seos sulaa yleensä matalammassa lämpötilassa kuin samat aineet erikseen. Voit esimerkiksi ottaa tavanomaisen metallin A, jonka sulamispiste on 500 ℃. Jos lisäät siihen uutta metallia jonkinlaisen seoksen valmistamiseksi, tämän seoksen sulamispiste on jo alempi - esimerkiksi 480 ℃. Samanlainen tilanne tapahtuu lumen ja suolan kanssa.
Mielenkiintoinen fakta: suola vaikuttaa epätavallisella tavalla veteen ja kiehuvaan prosessiin. Raikasta vettä kiehuu 100 ℃, mutta jos siihen lisätään ja liuotetaan suolaa, kiehumispiste nousee. Tarkka aste riippuu suolan pitoisuudesta vedessä.Esimerkiksi, jos liuos sisältää 20% suolaa, se kiehuu lämpötilassa 105 ℃.
Kuinka lumi sulaa suolan kanssa?
Tämän prosessin ymmärtämiseksi voimme antaa esimerkkinä yksinkertaisen kokeen. On tarpeen kerätä puoli lasillista lunta ja laittaa uusi kourallinen pöydälle, odottaa kunnes lumi sulaa pöydälle. Jos laitat lasin muodostuneelle vedelle ja mitat sen lämpötilaa, niin se on lähellä 0 ℃.
Nyt sinun tulisi kaada vähän suolaa lasiin, sekoittaa ja mitata lämpötila välittömästi uudelleen. Yllättäen lämpömittari näyttää noin -18 ℃. Muutaman minuutin kuluttua lämpötila alkaa nousta, mutta lasin pohja jäätyy levyyn. Miksi se tapahtuu?
Kun suolaa lisättiin lasiin, jään sulamispiste laski jyrkästi. Se voi olla noin -21 ℃. Jään sulattamiseksi tarvitaan suuri määrä energiaa. Se otetaan ympäristöstä ja seoksesta. Tässä esimerkissä veden uima-allas lankulla jäätyi nopeasti. Siten lumen ja suolan seoksen lämpötila laskee.
Juuri tätä ilmiötä käytetään jäässä. Kun jää ripustetaan suolalla, muodostuu erityinen kerros. Lumen ja suolan seos sulaa, kun tämän kerroksen jäätymislämpötila laskee. Vähitellen esiintyy vesisuolaliuoskalvo, joka laajenee ja laajenee, mikä lisää jään ja suolan kosketuspinta-alaa. Tämä prosessi kestää, kunnes kaikki jää on sulanut. Energia otetaan ympäröivästä ilmasta, joten on kylmempää seistä syntyneelle lumi- ja suolietteelle.
Jos tarkastellaan tätä prosessia monimutkaisemmalla fyysisellä tasolla, niin jää peitetään ohuella kvaasinestevesikerroksella. Se muodostuu johtuen erittäin nopeista molekyyleistä, jotka irtoavat pääjääkiteestä. Kvain nestemäinen vesi kovettuu nopeasti alhaisissa lämpötiloissa. Suola auttaa vähentämään näiden molekyylien pitoisuutta ja estä veden jäätymistä.
Miksi suolahoito on vaarallinen teille?
Huolimatta tämän menetelmän yleisyydestä taistelussa jäätä vastaan, sillä on paljon haittoja. Kun lumi yhdessä suolan kanssa sulaa, ilmaantuu likainen neste, jossa on paljon klooriyhdisteitä. Nämä aineet vaikuttavat negatiivisesti ympäröiviin kasveihin, maaperään, samoin kuin jalankulkijakengät ja ajoneuvojen renkaat.
Tästä syystä on vahvistettu joukko sääntöjä, joita on noudatettava käsiteltäessä pinnoitetta suolalla. Erityisesti se on annostuksen noudattamista. Maata kohden on käytettävä enintään 450 g suolaa. Teollisuuden jäätymisenestoaineissa käytetään myös natriumkloridia, mutta sen lisäksi koostumuksessa on erityisiä lisäaineita, jotka vähentävät suolan aiheuttamia haittoja.
Useiden aineiden seos sulaa matalammassa lämpötilassa kuin samat aineet erikseen. Tämä periaate toimii suolan ja lumen kanssa. Normaaliolosuhteissa lumi alkaa sulaa lämpötilassa 0 ℃. Suolaan sekoitettuna tämä prosessi alkaa jo -18 ℃. Suolan ja jään seoksen vaikutusta käytetään teiden jään torjumiseen. Mutta korkeintaan 450 g suolaa voidaan käyttää neliömetriä pinnoitetta kohti, koska syntyvät kloridiyhdisteet ovat haitallisia ympäristölle, kengille ja autonrenkaille.