Was ist eine Gefrierpunktserniedrigung?
Eine Gefrierpunktserniedrigung liegt vor, wenn der normale Gefrierpunkt einer Flüssigkeit durch Zugabe eines gelösten Stoffes über den Normalwert abgesenkt wird. Jede Flüssigkeit hat einen normalen Gefrierpunkt; Beispielsweise gefriert reines Wasser bei 32 Grad Fahrenheit (F) (null Grad Celsius oder C). Das Salz im Meerwasser bringt das Meerwasser auf einen niedrigeren Gefrierpunkt als das reine Wasser; Meerwasser kann immer noch gefrieren, die Temperaturen, bei denen es gefriert, sind jedoch niedriger als bei Wasser aus einer reinen Wasserquelle. Diese Tatsache ermöglicht die Herstellung von Eiscreme in Gefrierschränken, wenn der Metallkanister in der Mitte von gesteinsgesalzenem Eis umgeben ist. Durch das Schmelzen des Eises durch das Steinsalz verliert die Eismischung Wärme in das umgebende Eiswasser und friert das Eis dadurch ein.
Wissenschaftler haben festgestellt, dass die einer Flüssigkeit zugesetzte Menge an gelöstem Stoff direkt proportional zur erreichten Gefrierpunkterniedrigung ist. Die Moleküle in einer Lösung gefrieren nicht nur bei einer niedrigeren Temperatur, sondern die Abkühlung auf einen Gefrierpunkt verläuft auch langsamer als in reinen Flüssigkeiten. Die Fähigkeit einer Lösung zur Gefrierpunkterniedrigung ist die Grundlage für die Verwendung von Salz oder Sand auf vereisten Straßen im Winter. Die Salz- oder Sandmoleküle breiten sich auf den Straßen aus, vermischen sich mit dem Eis und verursachen Schmelze, was insbesondere für das für Fahrzeuge so gefährliche Glatteis von Nutzen ist. Starke Salzausbreitung kann eine Gefrierpunktserniedrigung bis auf 0 ° F (-18 ° C) bewirken.
Wenn Salz über Eis verteilt wird, kommt es zu einem chemischen Austausch zwischen Molekülen. Die Oberflächenmoleküle des Eises beginnen, in schmelzendes Wasser zu entweichen, und die Oberflächenmoleküle des Wassers werden in den Oberflächenmolekülen des Wassers eingeschlossen. Diese Verschiebung zwischen den Molekülen verursacht Temperaturschwankungen, die sich allmählich erwärmen und das verbleibende Eis schmelzen, wenn entweichende Moleküle schmelzen und schneller werden. Die zugesetzte Salzmischung führt Fremdstoffmoleküle ein, die sich nicht leicht in einen Feststoff einlagern und die Verflüssigung beschleunigen. Aus diesem Grund würde jeder Fremdstoff - Alkohol, Zucker oder Salz - den gleichen Effekt haben, obwohl Salz allgemein verfügbar und billiger zu verwenden ist.
Eine Gefrierpunkterniedrigung ist die Absicht, Kühler in Kraftfahrzeugen mit einem Frostschutzmittel zu versehen. Die Zugabe von Ethylenglykol, einem Hauptbestandteil des Frostschutzmittels, erzeugt eine Lösung mit Wasser. Menschen in unterschiedlichen kalten Klimazonen können unterschiedliche Prozentsätze des Frostschutzmittels verwenden, um unterschiedliche Depressionen zu erreichen. Wenn sich jedoch mehr Frostschutzmittel im Wasser befindet als umgekehrt, geschieht der gegenteilige Effekt, und die Gefrierpunkte steigen eher als sie drücken. Es wird empfohlen, die Seiten der Frostschutzmittelflasche zu lesen, um die besten Prozentsätze für bestimmte Klimazonen zu ermitteln.