Сезон "посолки" дорог наступил. С обледенелыми дорогами и пешеходными дорожками коммунальным службам (и не только им) помогает справиться соль. Но почему соль плавит лед? С научной точки зрения все звучит достаточно просто: соль снижает температуру замерзания воды, превращая обратно в воду. Но это только вершина айсберга, извините за каламбур.
Начнем с отношения соли с водой. Можно сказать, что любой материал, растворяющийся в воде, например, соль, может вызвать таяние льда. Это обычно определяется количественно, говоря, что растворение вещества снижает давление паров воды. Снижение этого давления пара снижает температуру замерзания, а большее количество соли приводит к значительному снижению температуры плавления. Иначе говоря, основное воздействие заключается в том, что когда соль растворяется в воде, эти растворенные частицы мешают формированию кристаллических структур льда.
Так, но ведь все что способно раствориться в воде, способно предотвратить образование льда, неужели нельзя использовать что-то другое? Можно, но при растворении одной единицы соли получается от двух до трех частиц на единицу соли. Так что это дешевый и эффективный способ снизить температуру замерзания.
При работе с уже сформировавшимся льдом работает то же самое объяснение, даже если процесс отличается. Когда вы смотрите на любой замороженный материал, включая лед, при температуре чуть ниже точки замерзания, вы видите поверхностный слой, который ведет себя как полужидкий. Он в основном твердый, но имеет некоторую гибкость для перемещения.
Этот поверхностный слой полужидкого льда имеет толщину всего в несколько молекул в точке плавления и обладает способностью вибрировать и вращаться, хотя и не так сильно, как в истинно жидком состоянии. Когда в эту систему добавляется соль, ионы соли притягиваются к молекулам воды в поверхностном слое. Ионы на поверхности соли гидратируются молекулами воды в полужидком слое. При разной ориентации это приводит к тому, что молекулы воды отделяются от поверхностного слоя и исправляют требуемую толщину поверхностного слоя, определяемую температурой, чтобы таять больше ледяных глыб, чтобы присоединиться к поверхностному слою.
Чтобы ускорить плавление, увеличьте уровень соли. Чем больше соли, тем больше снижается точка замерзания. Площадь поверхности является ключевым моментом, когда речь идет о ускорении расплавления. Чем больше поверхность соприкасается, тем быстрее растает лед. Общее количество тающего льда зависит только от массы использованной соли.
Точно так же, чтобы получить улучшенную площадь поверхности соли, используйте соль меньшего размера. Если у вас есть два полукилограммовых мешка с солью, но в одном мешке большие кристаллы, а в другом маленькие, меньшие кристаллы быстрее растопят лед. Это происходит потому, что маленькие кристаллы имеют большую площадь поверхности, поэтому они могут легче растворяться в этом тонком слое воды поверх льда.
Различные цвета используемой соли, как правило, не имеют определяющего фактора в процессе, но многие дорожные соли имеют цвет, добавленный отдельно, в основном для улучшения видимости на дороге.
Тем не менее, краситель, используемый для окрашивания соли, действительно поглощает дополнительные цвета солнечного света. Красные или розовые соли поглощают синий и зеленый свет солнечного света. Поглощение света красителем вызывает локальный эффект нагрева, что помогает уменьшить количество соли, необходимой для таяния льда. Но тут стоит заметить, что большая часть солнечного света имеет желтый цвет, нет большой разницы между использованием синей или розовой соли.
Смешанные соли (они же — современные реагенты), не используемые в коммерческих целях, могут давать другой эффект, поскольку их можно окрашивать естественным образом без использования красителя. В зависимости от природы ионов в смешанной соли они могут оказывать синергетическое воздействие на процесс плавления, позволяя сократить количество используемой соли и снизить нагрузку на местные грунтовые воды.