冬には、凍った道路や歩道に塩をまぶして、凍った状態を解消し、歩行者やさまざまな車両に安全な移動を提供します。それは理由で使用される塩です-物理学の観点からこれについての科学的な説明があります。
溶けるとは?
溶融は、物質が凝集のある状態から別の状態に、つまり結晶性の固体から液体に移行する物理的なプロセスです。溶融するには、特定の条件を満たす必要があります。各物質には独自の融点または特定の温度範囲があります。この場合、氷や雪は塩が加わると水になります。通常の状態で外部からの影響がない場合、雪の融解温度は0℃です。
非常に重要なことは、物質の混合物は通常、同じ物質を個別に溶解するよりも低温で溶融するという事実です。たとえば、融点が500℃の従来の金属Aを使用できます。別の金属を追加してある種の合金を作成すると、この合金の融点はすでに低くなります(たとえば、480℃)。雪と塩でも同様の状況が発生します。
興味深い事実:珍しい方法で塩は水に影響を与え、沸騰の過程で。真水は100℃で沸騰しますが、塩を加えて溶かすと沸点が上がります。正確な程度は、水中の塩濃度に依存します。たとえば、溶液に20%の塩が含まれている場合、105℃の温度で沸騰します。
雪はどのようにして塩で溶けますか?
このプロセスを理解するために、例として簡単な実験を示します。半分の雪を集めてボードにもう一握り、雪がボード上で溶けるまで待つ必要があります。できあがった水にコップを置いてその中の温度を測定すると、0℃近くになります。
ここで、少量の塩をグラスに注ぎ、混ぜて、すぐに再び温度を測定します。驚いたことに、温度計は約-18℃を示します。数分後、温度が上昇し始めますが、ガラスの底はプレートに凍結します。なぜそれが起こるのですか?
グラスに塩を加えると、氷の融点が急激に下がった。約-21℃になります。氷を溶かすには大量のエネルギーが必要です。それは環境と混合物から取られます。この例では、板の水たまりがすぐに凍りました。したがって、雪と塩の混合物の温度が低下します。
氷で使われるのはこの現象です。塩を氷にかけると、特別な層ができます。この層の氷点下の温度が下がると、雪と塩の混合物が溶けます。徐々に、水と塩の溶液のフィルムが現れ、それが膨張して膨張し、それによって氷と塩の接触面積が増加します。このプロセスは、すべての氷が溶けるまで続きます。エネルギーは周囲の空気から取り出されるため、雪と塩のスラリーが発生する場所に立つと冷たくなります。
このプロセスをより複雑な物理レベルで考えると、氷は準液体水の薄い層で覆われています。これは、非常に速い分子が主な氷の結晶から離れることによって形成されます。準液体水は低温で急速に硬化します。塩は、これらの分子の濃度を下げ、水の凍結を防ぎます。
なぜ塩処理は道路にとって危険なのですか?
氷との戦いにおけるこの方法の普及にもかかわらず、それは多くの欠点を持っています。雪が塩と結合して溶けると、多くの塩素化合物を含む汚れた液体が現れます。これらの物質は、周囲の植物、土壌、歩行者用の靴、車両のタイヤに悪影響を及ぼします。
このため、塩でコーティングを処理する際に従う必要がある一連の規則が確立されています。特に、投与量の遵守です。土地1平方メートルあたり最大450 gの塩を使用する必要があります。工業用防氷製品では塩化ナトリウムも使用されますが、それに加えて、塩による害を軽減する特別な添加剤が組成物に含まれています。
複数の物質の混合物は、別々に採取した同じ物質よりも低い温度で溶融します。この原理は、塩と雪で機能します。通常の状態では、0℃で雪が溶け始めます。塩と混ぜると、このプロセスはすでに-18℃で始まります。塩と氷の混合物の効果は、道路上の氷と戦うために使用されます。しかし、得られる塩化物化合物は環境、靴、自動車のタイヤに有害であるため、コーティング1平方メートルあたり450 gを超える塩は使用できません。