Dlaczego sól rozpuszcza śnieg ?

Ilustracja do Tematu - Foto : The Wallach Files

/// Czy zastanawialiście się kiedyś dlaczego sól rozpuszcza zalegający na chodnikach w okresach zimowych śnieg oraz lód ? Niby oczywiste a jednak warte zapytania speców od fizyki ///

Odpowiada – Damian Zdulski

Aby wyjaśnić mikroskopowy mechanizm kryjący się za tym zjawiskiem rozpatrzmy najpierw mieszaninę wody z lodem. Zachodzą w niej jednocześnie dwa procesy

Molekuły z powierzchni lodu są wybijane poprzez zderzenia z molekułami z cieczy o dużej energii kinetycznej (odpowiada za topnienie).

Molekuły cieczy o małej energii kinetycznej są wychwytywane przez lód i wbudowywane w jego strukturę krystaliczną (odpowiada za zamarzanie).

W temperaturze 0stC między tymi dwoma procesami występuje równowaga. Gdy podwyższymy temperaturę  równowaga zostaje zaburzona, gdyż jest więcej wysokoenergetycznych cząsteczek i tym samym wzrasta tempo topnienia lodu. Odwrotnie w przypadku obniżenia temperatury.

W mieszaninie lodu z roztworem soli część molekuł wody jest zastąpiona przez  jony Na+ oraz Cl. Obce molekuły dobrze rozpuszczają się w wodzie ale nie chcą się wbudowywać w sieć krystaliczną lodu.

Dlatego spada tempo zamarzania.

Natomiast tempo topnienia pozostaje prawie niezmienione, gdyż wysokoenergetyczne obce molekuły także efektywnie wybijają cząsteczki H2O z kryształu. Stąd równowaga między procesami jest zaburzona i lód topnieje.

Aby znowu doprowadzić do równowagi należy odpowiednio obniżyć temperaturę i tym samym energię kinetyczną cząsteczek. Obie przedstawione sytuacje ilustruje interaktywna animacja. Dokładnie ten sam mechanizm  tłumaczy topnienie lodu posypanego solą.

Źródło

https://zapytajfizyka.fuw.edu.pl

Damian Zdulski

http://www.meteoelblag.pl