Co to jest depresja w punkcie zamarzania?

Obniżenie temperatury krzepnięcia występuje wtedy, gdy normalna temperatura krzepnięcia cieczy zostaje obniżona ponad normę przez dodanie substancji rozpuszczonej. Każda ciecz ma normalny punkt zamarzania; na przykład czysta woda zamarza przy 32 stopniach Fahrenheita (F) (zero stopni Celsjusza lub C). Sól w wodzie morskiej sprowadza wodę morską do niższego punktu zamarzania niż woda czysta; woda morska może nadal zamarzać, jednak temperatury, w których to robi, są niższe niż wody ze źródła czystej wody. Ten fakt umożliwia wytwarzanie lodów w zamrażarkach do lodów, gdy metalowy pojemnik w środku otoczony jest lodem solonym w skale. Topienie lodu przez sól kamienną pozwala mieszance lodów tracić ciepło do otaczającej wody z lodem, a tym samym zamrażać lody.

Naukowcy zauważyli, że ilość substancji rozpuszczonej dodanej do cieczy jest wprost proporcjonalna do osiągniętego obniżenia temperatury krzepnięcia. Cząsteczki w roztworze nie tylko zamarzają w niższej temperaturze, ale ochładzanie do temperatury zamarzania przebiega w bardziej umiarkowanym tempie niż w czystych cieczach. Zdolność rozwiązania punktu obniżania temperatury zamarzania stanowi podstawę do użycia soli lub piasku na oblodzonych drogach w zimie. Cząsteczki soli lub piasku, rozprzestrzeniające się po drogach, mieszają się z lodem i powodują stopienie, co jest szczególnie przydatne w przypadku czarnego lodu, który jest tak niebezpieczny dla pojazdów. Ciężkie rozprzestrzenianie się soli może obniżyć obniżenie temperatury krzepnięcia nawet do zera stopni F (-18 stopni C).

Kiedy sól rozlewa się na lodzie, zachodzi chemiczna wymiana między cząsteczkami. Cząsteczki powierzchniowe lodu zaczynają uciekać do topniejącej wody, a cząsteczki powierzchniowe wody są uwięzione w cząsteczkach powierzchniowych wody. To przesunięcie między cząsteczkami powoduje fluktuacje temperatur, które stopniowo ogrzewają i topią pozostały lód, gdy uciekające cząsteczki topią się i przyspieszają. Dodana mieszanina soli wprowadza cząsteczki ciał obcych, które nie łatwo pakują się w ciało stałe i przyspieszają upłynnienie. Z tego powodu każda wprowadzona obca substancja - alkohol, cukier lub sól - miałaby ten sam efekt, chociaż sól jest powszechnie dostępna i tańsza w użyciu.

Depresja w punkcie zamarzania polega na dodaniu płynu niezamarzającego do chłodnic w pojazdach samochodowych. Dodatek glikolu etylenowego, głównego składnika zapobiegającego zamarzaniu, tworzy roztwór z wodą. Ludzie w różnych zimnych klimatach mogą stosować różne wartości procentowe środka przeciw zamarzaniu do wody, aby osiągnąć różne zagłębienia, jednak gdy w wodzie jest więcej środka przeciw zamarzaniu niż na odwrót, występuje odwrotny efekt i punkty zamarzania wznoszą się, a nie obniżają. Zaleca się odczytanie boków butelki z płynem zapobiegającym zamarzaniu w celu ustalenia najlepszych wartości procentowych do zastosowania w określonych klimatach.