Skocz do zawartości




Zdjęcie

Dlaczego sól rozpuszcza lód?


  • Zaloguj się, aby dodać odpowiedź
6 odpowiedzi w tym temacie

#1

Zaciekawiony.
  • Postów: 7567
  • Tematów: 78
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 4
Reputacja znakomita
Reputacja

Napisano

*
Popularny

Gdy zimą chodniki, drogi, ulice i resztę świata pokrywa śnieg, w miejscach bardziej zdeptanych przeradzający się w lód lub śniegowe błoto, doprawdy bardzo trudno jest się poruszać. Ślizgawica na chodnikach to jeszcze pół biedy, ale na drogach jest nie do pomyślenia. Więc trzeba ten lód rozpuścić. Więc trzeba go posypać solą. Ale dlaczego solą i dlaczego sam piasek nie wystarczy, nie każdy wie.

ziarenko.JPG

Topnienie lodu jest przemianą fazową. Faza stała zamienia się bądź to w fazę ciekłą bądź to gazową. Zależy to akurat od warunków - w niskich temperaturach lód może parować w suchym powietrzu, przez co teoretycznie da się wysuszyć pranie na mrozie (tylko kto by tyle czekał?). To w jaki sposób i w jakich warunkach przebiegają przemiany z fazy do fazy, określają równowagi fazowe.
Na to jaka faza, lub układ faz jest akurat trwały, wpływają głównie takie czynniki jak temperatura i ciśnienie - w wysokiej temperaturze lód topnieje, ale pod wysokim ciśnieniem może ponownie zamarznąć. To zrozumiałe. Tak samo jak zrozumiałe jest, że skład substancji wpływa na przebieg równowag - przykładowo woda morska zamarza w zdecydowanie niższej temperaturze.
Teraz na chwilkę się zastanówmy - morze zaczyna zamarzać i na jego powierzchni pojawia się lód. Dla wody w oceanach następuje to w temperaturze -1,9° C. A teraz powiedzmy że temperatura nieco rośnie, do -0,5° C. Pamiętamy że lód topi się w temperaturze 0 stopni. Jest jeszcze za zimno więc - myślimy sobie - lód powinien pozostawać. Tymczasem lód się topi.

Znana nam temperatura topnienia lodu - 0° C -  nie jest niczym innym jak temperaturą ustalenia się pewnej równowagi fazowej. W tej temperaturze lód i woda znajdują się w równowadze. Dostarczanie energii zmniejsza ilość fazy stałej, zaś jej odbieranie zmniejsza ilość fazy ciekłej, i tak to trwa aż do zaniku jednej z nich - czyli całkowitego stopienia lub całkowitego zamarznięcia. Tyle tylko, że jest to temperatura równowagi dla faz: Lód/woda. Natomiast w morzu lub w kubku ze słoną wodą mamy do czynienia z fazami: Lód/słona woda - a to już całkiem inna sytuacja.

Ogólnie rzecz biorąc substancje rozpuszczone w wodzie obniżają temperaturę jej topnienia - chyba że same krzepną w wyższych od wody temperaturach. Dla przykładu 40% roztwór alkoholu zamarza przy ok. -35-40° C (czysty etanol zamarza dopiero przy -114). Równowagi fazowe przesuwają się zatem w stronę niższych temperatur. Dla układu lód/nasycony roztwór soli temperatura równowagi to ok. -20° C. Skoro tak, łatwo jest już chyba domyśleć się co zachodzi na naszych chodnikach.

black-ice.jpg

Gdy posypiemy lód solą, jej część rozpuści się od samego zetknięcia. Powstanie roztwór soli, który stykając się z lodem stworzy nasz układ. W takim układzie lód może trwale przebywać w zetknięciu z roztworem w temperaturze -18 czy -20 stopni. Jeśli zatem jest -11 czy -5 to dla takiego układu jest za ciepło. Lód będzie się rozpuszczał, uwalniając chodniki i drogi ze swych węgorzych okowów. Dla bardziej rozcieńczonych roztworów takie błoto może jednak zamarzać już przy mniejszych mrozach.
Pojawia się tu jednak szczególne zjawisko - gdy lód się rozpuszcza, cała mieszanka zaczyna wyraźnie się ochładzać. Dla odpowiednich mieszanek soli z lodem spadek temperatury może sięgać -20 czy -22 stopni, co wykorzystuje się niekiedy do chłodzenia. Jeśli więc mieszanka ochładza się aż do temperatury w której mimo to krzepnie, to dlaczego chodnik posypany solą nie zamarza ponownie po chwili?
A no dlatego, że przecież jest za ciepło. Gdybyśmy naszą chłodzącą mieszankę dobrze odizolowali, to miałaby szansę zamarznąć od samego swojego chłodzenia, ale przecież wciąż jest w kontakcie z za ciepłym otoczeniem. Dlatego nie osiąga tego stanu i cały lód topi się. Wszystko to dobrze działa do momentu, gdy mrozy nie są jeszcze zbyt silne, gdy jednak przekraczają tą temperaturę graniczną, zwykła sól nie wystarcza.
Dlaczego jednak taka mieszanina ochładza się?

Lód, topiąc się, pobiera na ten proces dosyć dużo ciepła, wystarczająco aby ochłodzić całość do niskiej temperatury. Tego typu mieszanki są niekiedy używane do chłodzenia. Dla mieszaniny lody i soli w stosunku 2/1 minimalna temperatura to ok. -20 stopni. Dla mieszanki uwodnionego chlorku wapnia z lodem w ilości 1/0,8 można osiągnąć do -40 stopni. Aby osiągać jeszcze niższe temperatury należy użyć suchego lodu, pozwalającego otrzymać temperatury aż do -78 stopni (z acetonem). W mieszance z eterem dietylowym pozwala na osiągnięcie -100 stopni. Dla jeszcze niższych temperatur używa się ciekłego azotu.
Jeżeli temperatura równowagowa innych soli z lodem jest jeszcze niższa niż dla soli kuchennej, to znaczy, że nadają się i one do odladzania. I faktycznie - chlorek wapnia i magnezu są używane do odladzania podczas silnych mrozów. Jeśli zastosuje się związki bezwodne to podczas rozpuszczania będą wytwarzały dość dużo ciepła, jak to już objaśniałem przy mieszaninach ogrzewających, dając dodatkową korzyść.
Jednak wymienione sole, w odróżnieniu od chlorku sodu, są droższe. Chlorek sodu bądź wydobywa się z kopalń, bądź wyodrębnia z zasolonych wód, że zaś w kraju mamy całkiem przyzwoite złoża, jest to materiał tani - Kłodawa sprzedaje ją za 220-280 zł za tonę netto, oferty które znalazłem podawały ceny rzędu 1500-1800 zł/t dla chlorku wapnia i 2200-2500 zł/t dla chlorku magnezu. Dlatego tego typu środki stosuje się u nas głównie w przypadku silnych mrozów.

53_5767_drogowa_luzem.jpg

Używanie soli do odmrażania ma jednak dość istotne wady - po rozpuszczeniu śniegu pozostaje roztwór solanki, który wnika z podłoże. Zasolenie gleby w miastach jest często tak duże, że nic większego od miniaturowych krzaczków nie chce tam rosnąć. Sól wnikająca w drobne pory betonu i asfaltu osłabia ich strukturę gdy w suchszym okresie zaczyna krystalizować, rozsadzając pory. W przypadku betonu prowadzi to do powstawania odprysków i "łuszczenia się" wierzchniej warstwy. W przypadku asfaltu sprzyja pękaniu. Wnikając w elementy żelazobetonu przyspiesza korozję prętów zbrojeniowych, osłabiając konstrukcje. Z tego samego powodu szkodzi samochodom. Pozostawia także osady na nawierzchni i na butach, a wnikając w skórę buta sprzyja jej pękaniu. W dodatku drogowcy sypią sól bardzo hojnie, czasem wręcz można mieć wrażenie, że wolą posypać niż zgarnąć śnieg. Dlatego od dawna szuka się jej zastępstw.

Wspomniane chlorki wapnia i magnezu są dobrymi alternatywami - są mniej korozyjne i zużywa się ich mniej, co przekłada się na mniejsze stężenie w glebie. Niestety również pozostawiają osady i mimo to nadal wzbogacają ziemię w chlorki. stąd też szybko pojawiły się pomysły zastąpienia chlorków zupełnie innymi solami, znacznie mniej szkodliwymi dla środowiska. Próbowano tutaj stosować preparaty na bazie mocznika, wykazujące działanie do -10 stopni, te jednak dla odmiany mogłyby wywołać przenawożenie gleb, a ponadto zbytnio zalkalizować środowisko.Bardzo ciekawym pomysłem jest preparat Safecoat produkowany z melasy. Przy produkcji białego cukru, po wykrystalizowaniu go z zalkalizowanego zagęszczonego soku, pozostaje odpadowa melasa. Oczyszczone frakcje znajdują zastosowanie w browarnictwie, zaś z pozostałym szlamem, zawierającym chlorek wapnia i inne sole oraz różne substancje organiczne, nie bardzo jest co robić. Amerykanie wpadli na pomysł aby zmieszać te melasowe odpady z solą i wysypywać na drogi; testuje się ten system w niektórych miejscach [1], podobno rezultaty są nie najgorsze. Byłoby bardo ciekawie wprowadzić to u nas - produkuje się u nas bardzo dużo cukru, a melasy eksportujemy do innych krajów najwięcej w europie, z pewnością więc materiał powinien być wyjątkowo tani.
 Ciekawym pomysłem są sole prostych kwasów organicznych - octowego i mrówkowego - które łatwo utleniają się i są rozkładane w środowisku. Najpowszechniejszy jest tu octan wapniowo-magnezowy (CMA) powstający przez rozpuszczenie dolomitu w kwasie octowym. Nie zawiera jonów chlorkowych i nie jest tak agresywny korozyjnie; działa do temperatury -12° C, a więc jest prawie tak dobry jak zwykła sól. Stosowanie ogranicza niestety cena - jest prawie 20 razy droższy, głównie z powodu kosztów produkcji kwasu octowego. Mniej stosowany jest octan potasu (KAc), także mało agresywny i niestety drogi, ale mający tą zaletę, że działa dobrze aż do -26° C, w mieszance z mocznikiem jest używany do odladzania pasów startowych lotnisk. W Finlandii stosuje się do tego mrówczanu potasu, w dodatku zalecając używać go na drogach przebiegających przez cenne przyrodniczo obszary i rezerwaty, łatwo bowiem rozkłada się, nawet w niskich temperaturach, a więc nie zanieczyszcza środowiska. Nie znalazłem niestety informacji do jakich temperatur działa, ale musi być dobry skoro sprawdza się w Finlandii.
Wszystkie te alternatywy są niestety droższe, być może postępy biotechnologii pozwolą taniej produkować kwas octowy i mrówkowy na skalę przemysłową, co zmniejszy koszty. Stosunkowo nie najgorszym zastępstwem może być popiół drzewny lub powęglowy, choć działa głównie przez polepszenie przyczepności. No i można jeszcze sypać piaskiem.

Z własnych doświadczeń na ośnieżonym parapecie wynikło mi, że pewne słabe właściwości topienia ma kwasek cytrynowy a nawet cukier puder.

 

http://nowaalchemia....sol-na-lod.html

 

ps. to mój tysięczny post.


  • 8



#2

equilibrium.
  • Postów: 144
  • Tematów: 17
  • Płeć:Mężczyzna
Reputacja ponadprzeciętna
Reputacja

Napisano

Gratuluję "tysięcznego"!


  • 0

#3

Zbeeanger.
  • Postów: 504
  • Tematów: 67
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 9
Reputacja bardzo dobra
Reputacja

Napisano

Sól...nie tylko rozpuszcza lód.

 

W naszej bogatej kulturze ludowej sól jest traktowana jako jedna z substancji niezbędnych do życia, jest ważnym składnikiem codziennej diety.W symbolicznym wymiarze posiada ambiwalentne znaczenia. Z jednej strony, tam gdzie jest w nadmiarze nie może rozwijać się życie, oznacza więc jałowość. Jest także składnikiem potu, co wiąże ją z biologicznym wymiarem ludzkiego istnienia. Z drugiej jednak strony posiada właściwości konserwujące, powstrzymuje procesy rozpadu i gnicia, co pozwala widzieć w niej substancję czystą, a nawet świętą. Sól w duchowym aspekcie kultury ludowej pełni funkcję operatora zmian, służy przekształceniu rzeczywistości, porządku, kategorii.

 

o5e5.jpg

 

Według znanych i praktykowanych wierzeń ludowych znanych w całej Polsce i Europie, sól to substancja mające niezwykłe właściwości magiczne, oczyszczające, życiodajne (sól chroni od zepsucia, rozkładu), dobroczynne, ochronne. Chleb i sól są kwintesencją życia, dlatego witano nimi nowożeńców.

 

Sól funkcjonowała w kulturze ludowej, jako operator zmiany, była więc zakazana w sytuacjach, gdy niezbędne było utrzymanie istniejącego stanu rzeczy, na przykład jeśli dokonano rytualnego przejścia ze świata śmiertelników do porządku sacrum, a nie spełniono jeszcze wszystkich zaleceń koniecznych do osiągnięcia nowego stanu, funkcjonował zakaz używania soli, która mogłaby przyspieszyć powrót do świata śmiertelników. Zakaz używania soli pojawia się w momentach, gdy mogłaby zbyt wcześnie uruchomić mediację. Jest wskazana w czasie inicjowania przemian, ale gdy osobo znajduje się w stanie rytualnej śmierci, mogłaby uruchomić przekształcenia, jakie jeszcze nie powinny zajść. Stąd funkcjonował zakaz solenia weselnego korowaja oraz spożywania soli przez kobietę w ciąży, bo jej obecność i zapoczątkowanie przekształceń naruszyłoby niezbędną w początkach życia pełnie.

 

dr4e.jpg

 

Sól wsypywano do studni, rzek, strumieni, aby czyściły wodę i czyniły ją odpowiednią do picia, sól ma bowiem właściwości oczyszczające wszelkie nieczystości. Sól wykorzystywano także do ochrony zwierząt przed złymi mocami, na przykład dając ją bydłu do spożycia. Znany sposób ochrony krów i koni polegał na zerwaniu siedmiu kłosów pszenicy jarej, a z po trzy ziarnka obsypywano solą św. Agaty(sól poświęcona 5 lutego)i wkładano pod próg obory, stajni. W celach ochronnych dawano bydłu do spożycia trochę chleba posypanego święconą solą. Bywały takie momenty, kiedy szczególnie należało zadbać o bezpieczeństwo, gdyż zwiększała się aktywność zaświatów. Jedną z takich chwili w myśleniu magicznym było pierwsze wypędzanie bydła. Obsypywano je wtedy solą lub przepędzano przez sól i żelazo. Inicjalna sytuacja ma także miejsce w przypadku porodu, kierując się zasadami magii dobrego początku należało dać krowie do zjedzenia trochę soli wraz z innymi produktami. Dawanie bydłu soli, która ma właściwości pobudzania apetytu ma także racjonalne przesłanki.

 

Funkcjonowało przekonanie, że nie powinno się pożyczać soli, ze względu na jej przekształcające właściwości. Zakaz ten był szczególnie przestrzegany w czasie świąt i nocą. Wieczorem, kiedy rozpoczyna się pora panowania złych duchów, pożyczenie z domu chleba i soli powoduje, że koniom będą ropiały oczy.

 

nlm5.jpg

 

Powszechnie znane jest przekonanie, że rozsypanie soli jest zapowiedzią jakiegoś nieszczęścia, na przykład kłótni lub niezgody w małżeństwie.
W myśleniu magicznym sól trzymała choroby z dala od domu, więc w momencie kiedy jej zabrakło, atakowały one dom, pozbawiony tego zabezpieczenia. Oślepiające działanie soli wykorzystywano przy leczeniu niektórych chorób oczu, ale także stosowano jako lek na choroby umysłowe, jak epilepsja, opętanie, szaleństwo. Uznawano, że są to wytwory szatana, dlatego należy wypędzić go za pomocą szczególnie nieprzyjemnych dla niego środków, a jednym z nich była właśnie gryząca sól. Febrę leczono w taki sposób, że stawano twarzą w kierunku biegu rzeki, rzucano w nią sól i wypowiadano odpowiednie zaklęcie. Sól używano także w leczeniu bólu zębów i oparzeń, wierzono że choroba wchodzi do różnych miejsc ludzkiego organizmu, na przykład w postaci robaków. Do leczenia należy więc użyć ostrych i gryzących medykamentów jak sól. W celu pozbycia się nadmiaru pokarmu powodowano wymioty pijąc roztwór mydła i soli.

 

Na podstawie:

Ogrodowska Barbara, Zwyczaje, obrzędy i tradycje w Polsce. Mały słownik, Warszawa 2001.

Adamowscy Lucyna i Jan, Opowieści wielkanocne, „Twórczość Ludowa” 1992, nr 1-2, s. 73-77.

Kowalski Piotr, Kultura magiczna. Omen, przesąd, znaczenie, Warszawa 2007.

Łęńska-Bąk Katarzyna, Sól ziemi, Wrocław 2002.


  • 1

#4

Österreich.
  • Postów: 13
  • Tematów: 0
  • Płeć:Mężczyzna
Reputacja Kiepska
Reputacja

Napisano

Ktoś chyba tutaj nie był na lekcjach fizyki w gimnazjum, jeśli ktoś nie wie dlaczego tak się dzieje...


  • -1

#5

Zaciekawiony.
  • Postów: 7567
  • Tematów: 78
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 4
Reputacja znakomita
Reputacja

Napisano

A bo to jakoś uważniej tłumaczą? Mi w gimnazjum tłumaczyli, że sól rozpuszcza się w lodzie i tworzy roztwór.


  • 0



#6

Österreich.
  • Postów: 13
  • Tematów: 0
  • Płeć:Mężczyzna
Reputacja Kiepska
Reputacja

Napisano



A bo to jakoś uważniej tłumaczą? Mi w gimnazjum tłumaczyli, że sól rozpuszcza się w lodzie i tworzy roztwór.

Sól (kuchenna) nie rozpuszcza się w lodzie, a w wodzie, a lód to stan skupienia wody, więc nie wiem jakim trzeba być kretynem, żeby się nie domyślić.

obraza2.gif

edycja:

ultimate


  • -2

#7

Zaciekawiony.
  • Postów: 7567
  • Tematów: 78
  • Płeć:Mężczyzna
  • Artykułów: 4
Reputacja znakomita
Reputacja

Napisano

Autentyk - tak uczyli w gimnazjum, że sól rozpuszcza się w lodzie i dlatego się rozpływa. Już wtedy mi to nie pasowało ale nie miałem zbyt wielu argumentów. A sądząc po komentarzach na blogu, wiele osób też nie wiedziało na czym polega to zjawisko, dlatego właśnie napisałem ten artykuł wyjaśniający.

 

I nie trzeba być żadnym kretynem - wystarczy 15 lat odstępu i już się nie bardzo pamięta co tam w szkole tłumaczyli.


  • 0





Użytkownicy przeglądający ten temat: 1

0 użytkowników, 1 gości oraz 0 użytkowników anonimowych

stat4u