Che cos'è la depressione del punto di congelamento?
Una depressione del punto di congelamento è quando il normale punto di congelamento di un liquido viene abbassato oltre il normale mediante l'aggiunta di un soluto. Ogni liquido ha un normale punto di congelamento; ad esempio, l'acqua pura si congela a 32 gradi Fahrenheit (F) (zero gradi Celsius o C). Il sale nell'acqua di mare porta l'acqua di mare in un punto di congelamento inferiore a quello dell'acqua pura; l'acqua del mare può ancora congelare, tuttavia, le temperature alle quali lo fa sono inferiori alle acque di una fonte d'acqua pura. Questo fatto è ciò che consente la produzione di gelati nei congelatori per gelato, quando il contenitore metallico nel mezzo è circondato da ghiaccio salato nella roccia. Lo scioglimento del ghiaccio da parte del salgemma consente alla miscela di gelato di perdere calore nell'acqua ghiacciata circostante, congelando così il gelato.
Gli scienziati hanno notato che la quantità di soluto aggiunta a un liquido è direttamente proporzionale alla depressione del punto di congelamento che si ottiene. Non solo le molecole in una soluzione si congelano a una temperatura più bassa, ma il raffreddamento fino a un punto di congelamento procede a un ritmo più moderato rispetto ai liquidi puri. La capacità di depressione del punto di congelamento di una soluzione è la base per l'uso di sale o sabbia su strade ghiacciate in inverno. Le molecole di sale o sabbia, si diffondono sulle strade, si mescolano al ghiaccio e causano la fusione, il che è particolarmente utile per il ghiaccio nero che è così pericoloso per i veicoli. Una forte diffusione del sale può ridurre la depressione del punto di congelamento fino a zero gradi F (-18 gradi C).
Quando il sale viene sparso sul ghiaccio, c'è uno scambio chimico tra le molecole. Le molecole di superficie del ghiaccio iniziano a fuggire nell'acqua di fusione e le molecole di superficie dell'acqua sono intrappolate nelle molecole di superficie dell'acqua. Questo spostamento tra le molecole provoca fluttuazioni delle temperature di ciascuna che si scaldano e fondono gradualmente il ghiaccio rimanente quando le molecole sfuggite si sciolgono e accelerano. La miscela aggiunta di sale introduce molecole di corpi estranei che non si impacchettano facilmente in un solido e accelerano la liquefazione. Per questo motivo, qualsiasi sostanza estranea - alcool, zucchero o sale - introdotta avrebbe lo stesso effetto, sebbene il sale sia ampiamente disponibile ed economico da usare.
Una depressione del punto di congelamento è l'intenzione di aggiungere antigelo ai radiatori nei veicoli automobilistici. L'aggiunta di glicole etilenico, un ingrediente antigelo principale, crea una soluzione con acqua. Le persone in climi freddi diversi possono usare diverse percentuali di antigelo per innaffiare per raggiungere depressioni diverse, tuttavia, quando c'è più antigelo nell'acqua rispetto al contrario, si verifica l'effetto opposto e i punti di congelamento salgono anziché deprimere. Si consiglia di leggere i lati della bottiglia antigelo per determinare le migliori percentuali da utilizzare in climi particolari.