爲什麼鹽會融化冰?真相在這裡

為什麼鹽會融化冰?真相在這裡

​在寒冷的北方地區,每年使用超過2000萬噸的鹽來融化冰雪。但是鹽是怎麼做到的呢?首先,重要的是要了解一些關於在冬天,水的物理現象。

32華氏度(0攝氏度)是它的冰點,即當水達到32°F時,它變成冰。在這個溫度下,結冰的路面上通常有一層薄薄的水,冰分子和水分子相互作用。這種水不斷融化一些冰,而冰下面的冰凍結了一些水。在這個溫度下,交換速率是相當恆定的,這意味著水的數量和冰的量保持不變。如果天氣變冷,更多的水就會變成冰。如果天氣變暖,更多的冰變成水。當離子複合鹽加入到方程中時,降低了水的冰點,這意味著地面上的冰不能在32°F再凍結那層水。然而,在那個溫度下,水仍然能融化冰,這會導致道路上的冰減少。

但是你可能會問鹽是如何降低水的冰點的。這個概念叫做“凝固點降低”。本質上,鹽使得水分子很難在它們的剛性結構中結合在一起。在水中,鹽是溶質,它會分解成它的元素。所以,如果你使用食鹽,也稱為氯化鈉(NaCl),融化冰,鹽會溶解成單獨的鈉離子和氯離子。然而,城市經常在冰冷的街道上使用氯化鈣(CaCl2),另一種鹽。氯化鈣在融冰方面更有效,因為它可以分解成三個離子而不是兩個:一個鈣離子和兩個氯離子。更多的離子意味著更多的離子進入這些剛性冰鍵的方式。

不幸的是,氯化物對環境有害。它可以殺死水生動物,從而影響其他動物種群的食物網。氯化物也會脫水並殺死植物,並會改變土壤成分,使植物生長變得更加困難。雖然其他一些能融化冰雪的化合物不包括氯化物,但它們比氯化鈉或氯化鈣貴得多。


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