Зачем снег сыпают солью

В зимний период обледеневшие дороги и тротуары посыпают солью, чтобы избавиться от гололеда и обеспечить безопасное передвижение для пешеходов и различного транспорта. Именно соль используется неспроста – этому есть научное объяснение с точки зрения физики.

Что такое плавление?

Плавление – это физический процесс, во время которого вещество переходит из одного агрегатного состояния в другое, то есть из кристаллического твердого в жидкое. Для плавления требуется соблюдение некоторых условий. Каждое вещество имеет собственную температуру плавления или определенный диапазон температур. В данном случае лед или снег превращается в воду при участии соли. В нормальном состоянии и без внешнего воздействия температура плавления снега составляет 0℃.

Плавление льда происходит при температуре 0°C

Большое значение имеет тот факт, что смесь веществ обычно плавится при более низкой температуре, чем те же вещества по отдельности. Например, можно взять условный металл А с температурой плавления 500℃. Если к нему добавить другой металл, чтобы получился какой-нибудь сплав, то температура плавления данного сплава будет уже ниже – к примеру, 480℃. Аналогичная ситуация происходит со снегом и солью.

Интересный факт: соль необычным образом воздействует на воду и в процессе закипания. Пресная вода закипает при 100℃, но если добавить и растворить в ней соль, то температура кипения увеличится. Точный градус зависит от концентрации соли в воде. Например, если раствор содержит 20% соли, то он закипит при температуре 105℃.

Как происходит таяние снега с солью?

Для понимания данного процесса можно привести в качестве примера простой эксперимент. Необходимо набрать полстакана снега и еще горсть положить на дощечку, дождаться пока снег на дощечке растает. Если поставить стакан на образовавшуюся воду и замерить температуру внутри него, то она будет близка 0℃.

Остатки солевых смесей на дорогах

Теперь следует всыпать немного соли в стакан, перемешать и сразу снова замерить температуру. Удивительно, но градусник покажет примерно -18℃. Через несколько минут температура начнет повышаться, но дно стакана примерзнет к дощечке. Почему так происходит?

Когда в стакан добавили соль, температура плавления льда резко понизилась. Она может быть равна около -21℃. Для расплавления льда требуется большое количество энергии. Она берется из окружающей среды и смеси. В данном примере быстро замерзла лужа воды на дощечке. Таким образом, понижается температура смеси снега и соли.

Именно это явление используется при гололеде. Когда лед посыпают солью, образуется особый слой. Смесь снега и соли тает, поскольку понижается температура замерзания этого слоя. Постепенно появляется пленка водно-солевого раствора, которая расширяется и расширяется, тем самым увеличивая площадь соприкосновения льда и соли. Этот процесс длится до тех пор, пока не растает весь лед. Энергия берется из окружающего воздуха, поэтому и стоять на образующейся кашице из снега и соли холоднее.

Если рассмотреть этот процесс на более сложном физическом уровне, то лед покрыт тонким слоем квазижидкой воды. Он образуется за счет очень быстрых молекул, отрывающихся от основного кристалла льда. Квазижидкая вода при низкой температуре быстро затвердевает. Соль способствует снижению концентрации данных молекул и не дает воде заледенеть.

Чем опасна обработка дорог солью?

Несмотря на распространенность данного метода в борьбе с гололедом, он имеет массу недостатков. Когда снег в сочетании с солью тает, появляется грязная жидкость с большим количеством соединений хлора. Эти вещества оказывают негативное влияние на окружающие растения, почву, а также обувь пешеходов и покрышки транспортных средств.

Обработка дорожного покрытия солью

По этой причине установлен свод правил, которых нужно придерживаться при обработке покрытия солью. В частности это – соблюдение дозировки. На квадратный метр участка необходимо использовать максимум 450 г соли. В промышленных средствах для борьбы с обледенением тоже используется хлорид натрия, но кроме него в составе присутствуют специальные добавки, снижающие вред от соли.

Смесь из нескольких веществ плавится при более низкой температуре, чем те же вещества, взятые по отдельности. Этот принцип работает с солью и снегом. В обычных условиях снег начинает таять при 0℃. Если его смешать с солью, данный процесс запуститься уже при -18℃. Эффект смеси соли и льда используют для борьбы с гололедом на дорогах. Но на квадратный метр покрытия можно использовать не больше 450 г соли, поскольку образующиеся хлоридные соединения наносят вред окружающей среде, обуви и покрышкам авто.

Если Ваш ребенок достиг возраста «почемучки», наверняка, он спрашивал, зачем зимой дорожки посыпают солью? Думаю, на этот вопрос Вы весьма справедливо ответили: «Чтобы не было скользко» или «Чтобы лед и снег растаяли». Что ж, предвосхищая последующие вопросы маленького любознательного человека, предлагаем провести следующий эксперимент, который поможет разобраться, почему тает снег и лед посыпанный солью при температуре ниже, чем предписанные законами физики 0 градусов; наглядно продемонстрировать ребенку, каким образом соль воздействует на лед; ну и конечно весело и с пользой провести время всем вместе.
Итак, для этого по настоящему занимательного опыта по химии нам понадобятся:
— лоточки, мисочки для замораживания льда
— вода
— пищевые красители
— соль

Мы уже рассказывали о трех состояниях воды и о ряде опытов и наблюдений, которые Вы можете запросто выполнить в домашних условиях. Одним из них было наблюдение за замерзанием воды и таянием льда.
Что ж, приступим. Для начала наберем воду в лоточки и разнообразные формочки и поставим их в морозильную камеру или вынесем на балкон или на улицу, если там достаточно холодно. На самом деле, можно воспользоваться и обычной формой для замораживания льда, но тогда кубики получаются слишком маленькие для того, чтобы наблюдать за туннелями, которые возникают в процессе таяния льда при воздействии на него солью. Когда вода основательно замерзнет, выкладываем куски льда на поднос с высокими бортами или в глубокую тарелку. Предлагаем малышу посыпать лед солью. Для моего сына — это был настоящий праздник. Сыпать соль, много-много, а не маленькую ложечку в суп или кашку, когда готовим вместе)))
Затем сверху посыпали пищевыми красителями разных цветов. На самом деле, можно взять жидкую акварель и смешать ее с солью или растворить в небольшом количестве воды гуашь и соль и уже этим раствором при помощи пипетки поливать ледяные фигуры. Но и первый вариант отлично работает. Для эксперимента один брусок льда мы посыпали мелкой пищевой солью, второй и третий — крупной. Затем все три посыпали пищевыми красителями, с той лишь разницей, что на первых двух сынок, вооружившись кисточкой, смешивал краситель с солью, затем снова посыпал солью и снова красителем. А третий я просто отставила в сторону, чтобы посмотреть, будут ли какие-нибудь отличия.
Должна признаться, энтузиазма ребенка хватило надолго. Он с удовольствием посыпал, смешивал соль с красителями и наблюдал за дорожками-туннелями, которые появлялись во льду и окрашивались разными цветами. Мы обсудили еще раз, что лед холодный, а в комнате тепло и он тает. К тому же мы посыпаем его солью, таким образом ускоряя процесс таяния в результате которого лед превращается в воду (в нашем случае скорее в цветную жидкость-раствор из воды, соли и красок).

ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ХИМИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ. ОБЪЯСНЕНИЕ

Как известно вода замерзает при температуре 0 градусов. Когда мы добавляем соль, мы получаем соляной раствор, который замерзает при температуре ниже 0. 10% раствор замерзает при температуре — 6, а 20% при температуре — 16. На дорогах и тротуарах, посыпая лед солью, мы заставляем его растаять, так как соль растворяется в воде и снижает точку ее замерзания.
Когда в данном опыте мы наблюдали за тем, как соль заставляет лед таять, мы наглядно видели, как происходит процесс растворения соли — вначале лед вокруг кристалла соли тает, а затем процесс таяния распространяется от этой точки. Если же температура на улице ниже 12 градусов посыпать дороги солью не имеет большого смысла, так как соль не может проникнуть в воду и раствориться в ней. В таком случае гораздо эффективнее просто посыпать дороги песком, таким образом обеспечив сцепление с поверхностью.

БОЛЕЕ НАУЧНОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ.

Когда мы смешиваем соль со снегом происходит два процесса: разрушается кристаллическая структура соли с поглощением тепла, а также гидратация ионов с выделением тепла в окружающую среду. Для поваренной соли и хлористого кальция первый процесс превалирует над вторым. Именно поэтому происходит активный отбор тепла из окружающей среды при смешивании снега с этими солями. Стоит также отметить, что соляные растворы замерзают при температуре ниже 0 градусов. Другими словами, добавление соли к воде снижает точку ее замерзания. Поэтому чтобы снег и лед растаяли и повторно не замерзали при температуре ниже 0, их посыпают этими солями.

С наступлением холодного сезона автолюбителей беспокоит вопрос, чем посыпают дороги зимой, как эта химия влияет на состояние машины. Особенно эта проблема актуальна в мегаполисах, где средства для растапливания льда и снега используют очень активно. Например, коммунальные службы Москвы ежегодно закупают около 500 тысяч тонн реагентов на сумму порядка 6 млрд. рублей.

Зачем зимой дороги посыпают солью

Один из самых известных реагентов, которым зимой посыпают дороги от гололеда, – хлорид натрия. Это вещество имеет тот же состав, что и обычная соль, которую добавляют в пищу. Разница только в степени очистки от примесей.

На вопрос, зачем зимой дороги посыпают солью, есть простой ответ: «чтобы быстро бороться со снегом и льдом». Хлористый натрий, вступая в реакцию с замерзшей водой, повышает ее соленость. Смысл в том, что соленая вода не замерзает даже при — 15°C. Проезжая часть быстро очищается ото льда и снега, повышается безопасность движения. Высыпать несколько мешков соли намного быстрее, чем собирать тонны снега.

Вторая причина, зачем дороги посыпают солью в морозную погоду – экономическая целесообразность. Удалять снег с проезжей части механическим способом дорого. Приходится задействовать экскаваторы, бульдозеры, самосвалы и другую технику. Чтобы посыпать дорогу реагентом, достаточно одной машины. Надо просто обработать поверхность проезжей части, растаявший снег и лед стекает в кюветы и стоки. Экономится топливо и трудовые ресурсы.

Посыпают ли дороги солью сегодня

Соль в России сыпали на дороги еще в позапрошлом веке. Сохранились документы 1868, где поднимался вопрос отказа от этого метода борьбы с гололедом. Основная причина – вред для копыт лошадей. С тех пор ситуация мало изменилась, но сдвиги в лучшую сторону все-таки есть.

Какими реагентами посыпают дороги сегодня? Полностью отказаться от использования соли дорожно-эксплуатационные службы пока не могут. Все реагенты для растапливания льда содержат натрий хлорид в различных концентрациях.

В городах России используют разные химические вещества для борьбы с гололедом. Вопрос лишь в том, какой солью посыпают дороги зимой. Выбор зависит от климатических условий, плотности автомобильного потока на улицах и возможностей регионального бюджета. Рассмотрим пример Москвы.

Смесь песка и соли использовали на дорогах столицы с 60-х годов прошлого века. В 1992 году использование этого дешевого реагента ограничили, а в 2003 году отказались от него полностью. Хлорид натрия разъедает резину покрышек, вызывает коррозию металлических деталей автомобилей, разрушает обувь пешеходов. Песок добавляет грязи на улицах, забивает стоки ливневой канализации.

Чем посыпают дороги от гололеда в Москве

Московские коммунальные службы используют несколько реагентов, рассчитанных на разные погодные условия. Различают жидкие и твердые вещества. Жидкость может использоваться как самостоятельное средство. Порошкообразные смеси разбрасывают на снежный накат и лед, чтобы растопить их, только в паре с растворами.

Жидкий реагент для любых улиц

Представляет собой водный раствор хлоридов натрия (до 6%) и кальция (до 23%). Жидкость наносят на чистое дорожное полотно как превентивную меру, чтобы выпавший снег не прилип к асфальту, и его легче было удалить. Сроки нанесения координируют по данным московского метеоцентра.

Твердый реагент для обычных дорог

Содержит хлористый натрий и кальций в соотношении 8:2. Смесь достаточно быстро плавит лед и снег при температуре до — 15°C. Распыляют на заснеженное или обледеневшее дорожное полотно только в паре с жидким средством.

Твердый реагент для скоростных трасс

Техническая соль составляет около 65% общего объема. Добавки: соль муравьиной кислоты, хлориды кальция и калия. Позволяет быстро расплавить лед при температурах до — 35°C. Используют с жидким составом преимущественно на МКАД и ТТК.

Твердый реагент для трасс в зоне зеленых насаждений

В составе этой сухой смеси доля хлорида калия увеличена до 25%. Это удобрение для растений. Распыляют вместе с жидким средством. Несмотря на повышенную экологическую безопасность, этот состав вызывает коррозию деталей автомобиля также быстро, как и другие реагенты.

Примеры из мировой практики

Разобравшись,чем посыпают дороги в Москве, интересно узнать, как дела в этой сфере у соседних государств. Конечно, надо делать поправку на климатические условия и общую техническую грамотность массы водителей.

Чем посыпают автомобильные дороги в Европе

Во многих странах Евросоюза официально запрещено использовать соли для обработки дорожного полотна. Западные функционеры и ученые просчитали, что вред от засаливания почв и коррозии автомобилей гораздо больше, чем выгода от увеличения скорости дорожного движения.

Каменная крошка. Вот чем посыпают дороги в Европе. Это экологически чистый материал, который можно использовать многократно. Отсев щебня или другую мелкую каменную фракцию наносят на снежный накат или лед. Весной крошку собирают, промывают и используют повторно.

Чем посыпают дороги в Финляндии

Северные соседи не особо оригинальничают. Автомобильные дороги в Финляндии посыпают каменной крошкой. Холодная погода способствует. Выпавший снег лежит всю зиму, поэтому разбрасывание крошки приходится выполнять только после сильных снегопадов, когда предыдущий слой скрыт толстым слоем снега.

Важность защиты автомобиля от воздействия реагентов на зимних дорогах

Проблема защиты от реагентов актуальна для любого водителя. Владельцам новых моделей европейского производства можно беспокоиться немного меньше. Совсем немного. Уверения производителей, что заводская защита обеспечивает абсолютную защиту кузова – маркетинговый ход. Все хорошо только в рекламе.

Даже оцинкованный кузов не застрахован на 100% от коррозии. Соль, растворенная в воде, – это электролит, который агрессивен к любому металлу. В цинковом покрытии есть микропоры, через которые соляное раствор добирается до стальных деталей кузова. Максимум – пять лет, и начнется процесс коррозии. Корейские и японские машины начинают гнить раньше. Антирекорды, как всегда, ставят российские и китайские авто. Образцы автопромышленности этих стран пасуют уже на второй-третий год.

Как защитить свой автомобиль от вредного воздействия реагентов

Коррозия начинается в местах повреждения лакокрасочного покрытия. Это первый барьер защиты металлических деталей. Часто ЛКП повреждается на дверцах, порогах, днище, в колесных арках от летящих из-под колес камешков.

Барьерные методы

Простейшее решение этой проблемы – установка локеров и брызговиков. Эти приспособления защищают внутреннюю часть арок, днище и нижнюю часть кузова от абразивного воздействия грязи, песка и камешков, вылетающих из-под колес при движении автомобиля.

Надежный способ, позволяющий защитить внешние части кузова автомобиля от коррозии, – ламинирование. Тонкая пленка наклеивается на «проблемные места»: пороги, дверцы, капот, промежуток между задней дверцей и колесной аркой.

Профилактика

Специалисты автосервисов советуют не менее двух раз за зиму выполнять профилактику коррозии. Если установлены локеры – проверить их состояние. Любые мелкие царапины ЛКП необходимо зачистить от грязи и обработать полиролью. Глубокие сколы зачищают более тщательно и обрабатывают составом против ржавчины. При необходимости проблемное место лучше подкрасить.

Осматривать нужно не только видимые части автомобиля. Обязательно исследуйте на наличие повреждений антикоррозионное покрытие днища. Если пренебречь этим советом, можно упустить момент возникновения очага ржавчины. Бороться с этой напастью намного сложнее, чем предупредить ее.

Чтобы качественно осмотреть днище, его надо тщательно очистить. На многих автомойках моют только кузов. Доплатите, чтобы ваш автомобиль вымыли полностью, или пользуйтесь автоматической мойкой (там эта услуга включена «по умолчанию»). Зимой днище машины нужно содержать в чистоте.

Если уделять должное внимание, независимо от того, чем посыпают дороги зимой в вашем городе, вы сможете защитить свой автомобиль от коррозии. Помните: любую проблему легче предотвратить, чем решать ее. Счастливого пути и ровных вам дорог.