Comment le sel abaisse-t-il le point de congélation de l'eau ?

Lorsque la saison hivernale arrive, vous avez probablement observé le service des autoroutes répandre du sel sur la route pour faire fondre la glace.

Et le meilleur exemple simple où vous serez observé ce type de condition est chez nous. Lorsque nous nous préparons à faire de la crème glacée chez nous, nous utiliserons du sel comme ingrédient pour abaisser la température.

Dans les scénarios ci-dessus, nous utilisons du sel.

Mais en connaissiez-vous la raison ?

Pourquoi faisons-nous cela ?

Pourquoi le sel abaisse-t-il le point de congélation de l'eau ?

Comment le sel abaisse-t-il le point de congélation de l'eau ?

Lorsque vous faites de la crème glacée, la température autour du mélange de crème glacée doit être inférieure à 32 F si vous voulez que le mélange gèle. Le sel mélangé à de la glace crée une saumure dont la température est inférieure à 32 F. Lorsque vous ajoutez du sel à l'eau glacée, vous abaissez la température de fusion de la glace jusqu'à 0 F environ. La saumure est si froide qu'elle gèle facilement le mélange de crème glacée.

Mais qu'en est-il des endroits comme l'Antarctique, le Groenland et le Canada, l'eau douce dans l'air gèle en neige et tombe sur la terre sans un saison de fonte pour s'en débarrasser. Au fil du temps, cette neige s'accumule et se compacte en un glacier.

Le point de congélation typique de l'eau douce est de 0° Celsius [32° Fahrenheit]. Généralement, les molécules d'eau sont composées de molécules d'hydrogène et d'eau et elles se sont liées ensemble dans une structure cristalline de glace. Finalement, les molécules se déplacent si lentement qu'elles ne peuvent plus échapper aux attractions intermoléculaires entre les molécules d'eau. Sous l'effet de ces forces, un réseau de molécules d'eau se forme et l'eau devient de la glace.

Au cours de ce changement de phase, les molécules d'eau entrent et sortent du solide à la même vitesse. Le sel perturbe cet équilibre par sa simple présence. Avec l'ajout de sel, moins de molécules d'eau sont présentes à l'interface entre le liquide et le solide. En d'autres termes, les particules de sel empêchent les molécules d'eau de rentrer dans la phase solide, donc plus de molécules d'eau sortent et moins entrent dans le solide.

Lorsque la température baisse encore plus, les molécules d'eau quittant la phase solide ralentira encore plus et la vitesse finira par correspondre à la vitesse à laquelle les molécules d'eau peuvent trouver le solide en présence de sel. Lorsque la vitesse à laquelle l'eau quitte le solide équilibre la vitesse à laquelle les molécules d'eau entrent, un nouveau point de congélation (inférieur) est établi.

En moyenne, l'eau de mer dans les océans du monde a une salinité d'environ 3,5 pour cent (35 g/L ou 0,600 M). En d'autres termes, chaque kilogramme d'eau de mer contient environ 35 grammes (1,2 oz) de sels dissous, principalement du sodium (Na ⁺ ) et chlorure (Cl ^- ) sont présents. En raison de ces sels, l'eau de mer est plus dense que l'eau douce et l'eau pure. Par conséquent, le point de congélation de l'eau de mer diminue à mesure que la concentration en sel augmente.

Bien que la salinité de l'eau de mer varie, cela abaisse le point de congélation de l'eau de mer à environ -1,8 °C ou 28,8 °F. Ainsi, l'eau de l'océan gèlera.

Un autre facteur qui affecte le gel de l'eau de l'océan est son courant océanique. Le courant océanique peut être décrit comme une combinaison de convection thermique pour créer des flux d'eau océanique à grande échelle. Ce mouvement constant de l'eau de l'océan aide à empêcher les molécules d'eau de geler dans l'état quelque peu stationnaire des cristaux de glace. En conséquence, seules les zones très froides, telles que le pôle Nord ou le pôle Sud, deviennent généralement suffisamment froides pour que l'eau océanique gèle.

Plus important encore, les courants océaniques pompent en permanence de l'eau chaude de la zone équatoriale vers les régions océaniques plus froides.

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