Зачем сыпать соль на снег
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 Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Эксперт и постоянный автор научно-популярного журнала: «Как и Почему». Свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 – 76533. Издание «Как и почему» kipmu.ru входит в список социально значимых ресурсов РФ.
Источник
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.
Источник
Вы знаете, что можно посыпать солью обледеневшую дорогу или тротуар, чтобы в дальнейшем на них никто не поскользнулся? Но известно ли вам, как соль плавит лед? Что такое депрессия точки замерзания и как она работает, выясним в статье.
Почему лед тает под солью
Замерзшая вода тает под солью ввиду таких причин:
- Соль помогает предотвратить повторное превращение воды в лед путем понижения температуры ее трансформации. Это явление называют депрессией точки замерзания.
- Диапазон рабочих температур не одинаков для всех видов соли. Например, хлорид кальция понижает температуру застывания больше, чем хлорид натрия.
- В дополнение к таянию льда депрессия точки замерзания может использоваться, чтобы изготовить мороженое без морозильника.
Депрессия точки замерзания
Соль растворяет лед ввиду того, что она понижает точку замерзания воды. Так каков этот процесс? Лед начнет таять лишь в том случае, если на его поверхности есть немного жидкости. Хорошей новостью является то, что вам не нужна большая лужа для достижения результата. Лед обычно покрыт тонкой водяной пленкой, и это все, что требуется.
Чистая вода застывает при 0°C. Вода с солью (или любой иной субстанцией) заледенеет, когда температура будет более низкой. Насколько должно быть холодно, зависит от агента, ликвидирующего гололед. Если вы бросите соль на лед тогда, когда температура не собирается подниматься до новой точки застывания соленого раствора, вы не получите выгоды. Например, если вы бросите столовую соль (натрия хлорид) на лед, когда на улице -17°С, то вы просто покроете лед слоем соли. Но если вы ту же соль положите на лед при температуре -9,5°С, вы сможете предотвратить вторичное застывание тающего льда. Магния хлорид работает до -15°С, а хлорид кальция – до -28,8°С.
Если температура снизится до той отметки, на которой солевой раствор может замерзнуть, энергия будет освобождаться и появятся связи, благодаря которым жидкость заледенеет. Этой энергии хватит, чтобы растопить немного чистого льда и продолжить процесс таяния.
Изготовление мороженого
Вы можете самостоятельно реализовать эффект понижения температуры замерзания, даже если у вас нет рядом заледеневшей дороги. Одним из способов является приготовление собственного мороженого в пакете, где смешивание соли с водой приводит к получению очень холодной смеси. Если вы хотите выяснить, как можно холодный лед получить с помощью соли, смешайте 0,935 кг обычной столовой соли с 2,8 кг колотого льда или снега. Будьте осторожны! Температура смеси опустится до -21°C, что может вызвать обморожение, если вы будете долго держать ее в руках.
Поваренная соль делится в воде на ионы натрия и хлорида. Сахар в воде растворяется, но на ионы не распадается. И все же добавление сахара в воду тоже влияет на температуру замерзания.
Другие субстанции
Реакция соли с водой не единственная, которая вызывает замерзание. Каждый раз, когда вы частицы добавляете в жидкость, температура замерзания снижается, а температура кипения повышается. Еще один отличный пример снижения температуры замерзания — водка. Этот алкогольный напиток содержит и воду, и этанол. В домашней морозилке обычно водка не превращается в лед, так как спирт понижает температуру видоизменения воды.
Источник
Анонимный вопрос · 26 ноября 2018
25,7 K
Эффективный репетитор по математике, физике, химии. Автор книг и консультант по обучению… · repetitor-5.ru
Чистая вода кипит при 100 градусах Цельсия и замерзает при 0. Чем больше в ней растворено солей, тем ниже температура замерзания и выше температура кипения. Это называется «солевой эффект».
Поэтому при посыпании льда солью он будет превращаться в солёную воду. Хотя при более низкой температуре солёная вода замёрзнет.
QA инженер в декрете https://www.instagram.com/elena_solosh/
Это связано с температурой, которая образует между солью и льдом.
При смешивании снега или льда и соли, снег начинает таять т.к. температура этой смесь выше, чем температура снега и соли. При таянии, снег будет растворять соль и получится солёная вода. Данный раствор будет растекаться, занимая всё большую площадь, пока не растает весь лёд или снег.
У моего друга есть странная особенность:
он наливает кипяченую воду в банки, ставит их в морозилку до образования тонкого слоя льда, потом ложкой ест этот лед. Что с ним не так?
Химик. Синтез, изучение свойств и новые области применения полимеров….
Да все с ним «так»! Вероятно ваш друг следует теориям о «структурированной» воде, обладающей особыми целебными качествами. Мало что могу сказать за и против этих теорий, хотя в них больше веры, чем науки, но могу точно сказать, что в «первом» льде, образующемся в ходе замерзания воды, гораздо меньше растворимых примесей, чем в исходной жидкости. Дело в том, что когда примесей в жидкости немного, энергетически невыгодно и энтропийно (извините за словечко) менее вероятно вхождение посторонних молекул и ионов в кристаллическую решетку льда. По мере замерзания концентрация примесей растет и их «вторжение» в кристалл становится все более вероятным. Поэтому «первый» лед самый чистый. В химии такой процесс очистки называется перекристаллизацией.
Правильно ли то, что вода топит лёд из-за того, что она просачивается сквозь кристаллическую решётку льда?
младший научный сотрудник ФТИ им. Иоффе
Нет не правда, вода топит лед из-за того что более горячие (быстрые) молекулы воды передают свою энергию молекулам льда при столкновениях на границе раздела сред.
Лед может растопить не только вода, но и например бензин, с огромными органическими молекулами, которые точно никуда не просачиваются. Да и вообще не обязательно топить его жидкостью, твердым телом тоже можно.
Вторая часть вопроса — просачиваются ли молекулы воды сквозь кристаллическую решетку — честно, не знаю, упоминаний такого не нашел. Может в приповерхностный слой и может вклиниться, но вряд ли это имеет какое-то значение для нагревания.
Правда ли, что вода закипит быстрее, если в нее добавить соль?
Researcher, Institute of Physics, University of Tartu
Строго говоря, температура кипения повышается, если добавить в воду любую растворимую соль (см. законы Рауля). То есть вода должна закипать «медленнее» при растворении в ней соли. Вы, вероятно, имеете в виду эффект «вскипания» при добавлении соли в воду близкую к кипению. Это действительно имеет место и связано с тем, что пузырьки водяного пара в воде образуются легче на границах фазового раздела (стенки сосуда — особенно неровности, царапины и т.п., поверхность частиц соли). То есть насыпая много крупинок соли Вы создаете тем самым огромное количество центров кипения. Однако работают эти центры в случае поваренной соли очень недолго, поскольку соль быстро растворяется, и дальше в силу уже вступают законы Рауля, говорящие о повышении температуры кипения раствора пропорционально (в первом приближении) увеличению концентрации растворенного вещества.
Химики при работе с растворами в стеклянной посуде (которая в связи с гладкостью стенок создает очень мало центров кипения) зачастую бросают в раствор кусочки пористой нерастворимой керамики (т.н. «кипелки»). Это облегчает процесс образование пузырьков при кипении и предотвращает перегревание жидкости. При этом температура кипения не снижается и можно сказать скорее об «облегчении» процесса кипения, чем о его «ускорении».
Прочитать ещё 1 ответ
Почему слезы соленые?
У человека жидкие среды представляют собой не просто воду, а раствор солей, белков, липидов и так далее. Есть в аптеке физ.раствор, который осмотически наиболее подходит по составу плазмы. Там 0,9% соли NaCl. Так вот, он очень соленый на вкус:)
Источник
Лина Глазова · 20 мая 2016
128,7 K
Researcher, Institute of Physics, University of Tartu
Точнее холодовая травма, которую иногда неточно называют «холодовым ожогом», поскольку некоторые симптомы похожи.
При смешивании льда и соли температура плавления льда понижается (см. второй закон Рауля), то есть он начинает плавиться при более низкой температуре (при удачном соотношении соли и льда можно добиться плавления -22оС). Вода гораздо лучше отнимает тепло, чем лед, + плавление само по себе сопровождается поглощением тепла, поэтому плавящийся при низкой температуре лед с солью гораздо интенсивнее отбирает тепло, чем просто лед. И, таким образом, зажав эту смесь в руке, можно довольно легко заработать холодовую травму.
Последствия такие же, как и от обычного?
Н.с. химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова,
преподаватель химии и…
Добавлю, что именно на этом эффекте (который ещё называют криоскопическим) строится действие противогололёдных реагентов: снег тает, потому что у солевого раствора температура плавления ниже, чем у «чистой»воды (то есть у воды, в которой меньше примесей).
Конечно правда. Я пробовал на себе, причём я специально держал довольно долго и теперь у меня Большая рана, которая сильно болит при любом прикосновении, а если задеть об что-либо, то вообще боль адская минут на 5
Ого. Давно ли этот эксперимент проходил?
стараюсь быть хорошим человеком, люблю мышей.
правда. в период после первого прочтения и просмотра «Бойцовского Клуба» хотелось иметь такой же «поцелуй Тайлера» на руке, щелочи было не найти, но на помощь пришла соль со льдом. шрам не сошёл до сих пор.
Видимо что-то с тобой не так
Студент факультета графического дизайна ЛНАИ
Осмелюсь добавить лично от себя- когда то попробовала так сделать, но как только начала чувствовать что участок кожи, на котором лежит лед, печет, сразу же выбросила. Пробовала еще раз- не получилось, но все же в то, что ожог может быть, благодаря своему первому эксперименту я поверю.
Студент института маркетинга ГУУ
Решила как то проверить
Посыпала солью ногу и приложила лед. Шрам до сих пор, было три года назад????
140140140140140140140140140140140140140140
Короче это тупая хуйня, но в детстве друг по пьяне на спор себе дезиком в руку в упор долго пиздячил, там тоже потом было типа того. Это уже хз как обосновать, химики в ответ
Через сколько человек умрет, если его поместить в ванну с солью, и какова будет эта смерть?
Старший научный сотрудник ИНЭОС РАН, химик, музыкант и радиолюбитель
Если человека поместить в ванну с физраствором — то есть с 0.9% NaCl, то ему будет довольно комфортно, потому что осмотическое давление будет уравновешено. Если концентрация соли будет выше, то осмотические силы будут вытягивать воду, ну и человеку через какое-то время вероятно захочется пить. Если он попьет пресной воды, и скомпенсирует ее потери, то наверно так можно достаточно долго проваляться.
Прочитать ещё 1 ответ
Что страшнее: смерть от переохлаждения или от огня?
Конечно от переохлаждения! Это долгая мучительная смерть! Давно известно, что когда людей сжигали на кострах, то порядочные палачи давали совет жертвам: «Старайтесь вдохнуть пламя». Всё дело в том, что у нас есть защитный рецептор в легких и если горячий воздух проникает в легкое, то человек теряет сознание. Многие жертвы этим пользовались и сразу теряли сознание и сгорали безболезненно.
Сейчас многие страны с негроидной расой до сих пор используют публичные сжигания народным судом, только их средства — автомобильные шины и бензин. Так вот они это всё записывают на телефон и судя по видео, люди всего первые секунд 20 чувствуют боль от огня, а потом видать мозг перестает реагировать на сигналы и человек уже ведет себя так, как будто не горит вовсе. Переохлаждение же, это долгая мучительная смерть, которую будешь чувствовать медленно и постепенно.
Кстати, мало кто знает, но у нас в носоглотке есть еще один рецептор, который отключает сознание с резким контактом с холодной водой и многие люди этого не знают, во время прыжков в воду. Им холодная вода под давлением попадает в нос, соприкасается с этим рецептором и люди теряют сознания уже под водой, так и не выныривая. Так погибает очень много людей. Поэтому важно всегда зажимать нос при прыжках в холодную воду.
Прочитать ещё 7 ответов
Источник