In inverno, strade ghiacciate e marciapiedi sono cosparsi di sale per sbarazzarsi delle condizioni ghiacciate e fornire un movimento sicuro per i pedoni e vari veicoli. È il sale che viene utilizzato per una ragione: esiste una spiegazione scientifica per questo dal punto di vista della fisica.
Cosa si sta sciogliendo?
La fusione è un processo fisico durante il quale una sostanza passa da uno stato di aggregazione a un altro, cioè da solido cristallino a liquido. Per la fusione, devono essere soddisfatte determinate condizioni. Ogni sostanza ha il suo punto di fusione o un determinato intervallo di temperature. In questo caso, il ghiaccio o la neve si trasforma in acqua con la partecipazione di sale. In uno stato normale e senza influenza esterna, la temperatura di fusione della neve è 0 ℃.
Di grande importanza è il fatto che una miscela di sostanze di solito si scioglie a una temperatura inferiore rispetto alle stesse sostanze separatamente. Ad esempio, puoi prendere il metallo condizionale A con un punto di fusione di 500 ℃. Se aggiungi un altro metallo ad esso per creare un qualche tipo di lega, il punto di fusione di questa lega sarà già più basso, ad esempio 480 ℃. Una situazione simile si verifica con neve e sale.
Fatto interessante: il sale in modo insolito influisce sull'acqua e nel processo di ebollizione. L'acqua dolce bolle a 100 ℃, ma se si aggiunge sale e si dissolve in esso, il punto di ebollizione aumenterà. Il grado esatto dipende dalla concentrazione di sale nell'acqua.Ad esempio, se la soluzione contiene il 20% di sale, bollirà a una temperatura di 105 ℃.
Come si scioglie la neve con il sale?
Per comprendere questo processo, possiamo dare come esempio un semplice esperimento. È necessario raccogliere mezzo bicchiere di neve e metterne un'altra manciata sul tabellone, attendere che la neve si sciolga sul tabellone. Se metti un bicchiere sull'acqua formata e misuri la temperatura al suo interno, sarà vicino a 0 ℃.
Ora dovresti versare un po 'di sale in un bicchiere, mescolare e misurare immediatamente di nuovo la temperatura. Sorprendentemente, il termometro mostrerà circa -18 ℃. Dopo alcuni minuti, la temperatura inizierà a salire, ma il fondo del bicchiere si congelerà sulla piastra. Perché succede?
Quando il sale è stato aggiunto al bicchiere, il punto di fusione del ghiaccio è calato bruscamente. Può essere di circa -21 ℃. Per sciogliere il ghiaccio, è necessaria una grande quantità di energia. È preso dall'ambiente e dalla miscela. In questo esempio, una pozza d'acqua sulla tavola si congelò rapidamente. Pertanto, la temperatura della miscela di neve e sale è ridotta.
È questo fenomeno che viene utilizzato nel ghiaccio. Quando il ghiaccio viene cosparso di sale, si forma uno strato speciale. La miscela di neve e sale si scioglie quando la temperatura di congelamento di questo strato diminuisce. A poco a poco, appare un film di soluzione di sale d'acqua, che si espande e si espande, aumentando così l'area di contatto di ghiaccio e sale. Questo processo dura fino a quando tutto il ghiaccio si è sciolto. L'energia viene prelevata dall'aria circostante, quindi è più freddo stare sulla sospensione risultante di neve e sale.
Se consideriamo questo processo a un livello fisico più complesso, allora il ghiaccio è coperto da un sottile strato di acqua quasi liquida. Si forma a causa delle molecole molto veloci che si staccano dal cristallo di ghiaccio principale. L'acqua quasi liquida si indurisce rapidamente a basse temperature. Il sale aiuta a ridurre la concentrazione di queste molecole e previene il congelamento dell'acqua.
Perché il trattamento del sale è pericoloso per le strade?
Nonostante la prevalenza di questo metodo nella lotta contro il ghiaccio, presenta molti svantaggi. Quando la neve, unita al sale, si scioglie, appare un liquido sporco con un gran numero di composti del cloro. Queste sostanze influiscono negativamente sulle piante circostanti, sul suolo, nonché sulle scarpe pedonali e sui pneumatici dei veicoli.
Per questo motivo, è stata stabilita una serie di regole che devono essere seguite durante la lavorazione del rivestimento con sale. In particolare, è il rispetto del dosaggio. È necessario utilizzare un massimo di 450 g di sale per metro quadrato di terra. Nei prodotti antigelo industriali viene utilizzato anche il cloruro di sodio, ma oltre a questo ci sono speciali additivi nella composizione che riducono i danni del sale.
Una miscela di più sostanze si scioglie a una temperatura inferiore rispetto alle stesse sostanze prese separatamente. Questo principio funziona con sale e neve. In condizioni normali, la neve inizia a sciogliersi a 0 ℃. Se miscelato con sale, questo processo inizia già a -18 ℃. L'effetto di una miscela di sale e ghiaccio viene utilizzato per combattere il ghiaccio sulle strade. Ma non è possibile utilizzare più di 450 g di sale per metro quadrato di rivestimento, poiché i composti di cloruro risultanti sono dannosi per l'ambiente, le scarpe e le gomme delle auto.