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為什麼冰塊加鹽的溫度可以一直降?

當水要結冰的時候,水分子之間會產生氫鍵,而形成規律的晶體,所以如果水中溶解有其他的物質的話,會妨礙晶體的形成,於是使水的凝固點下降;冰塊表面有一層薄薄的水,如果灑上食鹽,鹽巴便可以溶解在其中,於是混合後的鹽水凝固點會下降。另外,鹽溶化還會吸收熱量,使溫度下降;根據測量, 三百克 的冰撒上一百克的鹽,溫度可以降到攝氏零下二十一度。綜合了以上兩個原因,原本已凍成固體的冰,冰塊加鹽以後會重新溶化,再逐漸被冷凍到新的冰點,就和冰塊黏成一體了

 

冰雪上撒鹽,為何可將其熔化?

由於在冰雪上撒鹽以後就形成了混合物,既然已經不是純物質了,怎麼還能說是改變了雪的熔點呢?其實改變的是鹽水的凝固點,是藉由鹽的溶解而造成蒸氣壓下降,進而降低了鹽水的凝固點,所以這是拉午耳定律所造成的效應。不過,鹽與雪都是固體,沒有液態水何來「鹽的溶解」呢?這從動態平衡的觀點即可解釋。因為在0℃的冰、水二相共存時,冰的質量能保持不變是因為冰熔化的同時也會有水結冰。但是由於有鹽的存在,一旦水從冰塊表面熔化,就會立刻與鹽混合,由於鹽水的凝固點低於0℃,因此它就不會結凍,也就是說可逆反應的平衡已經被加入的食鹽所破壞了。

 

當冰和食鹽以大約 3 比 1 的質量混合後,溫度可降到大約零下20 度。 冰和鹽混合之後,發生了什麼事,為什麼溫度可以降到這麼低? 一開始,有一些冰開始融化變成水,要吸熱,有一些鹽溶解於水中,也要吸熱,同時鹽水的凝固點也會下降。當有更多冰融化為水時,就有更多的鹽可以溶解於更多水中,鹽水的凝固點還會更降,冰融化、鹽溶解都繼續吸收熱量。 這些吸熱過程所需要的熱量從哪兒來?當然就近從周圍的冰塊中吸取啊,所以冰塊的溫度就直直降。

 鹽巴的顆粒加入水後,須要吸收熱量才會溶化,因此冰水的熱量被吸收後,溫度會更下降。也因為如此,在以前製冰設備還不發達的時候,都是用濃鹽水來製冰,因為製冰需要攝氏零度以下的低溫,而鹽加入冰水裡面,可以使溫度降到零下21℃左右,這比使用冰庫來冷凍要有效而且省錢多了!

 

在冰上加鹽,冰和鹽間的反應,因鹽的吸熱作用,使得冰的融化速度加快,且度下降至零度以下,如果冰鹽3:1的標準比例調配精確,溫度甚至可達零下20度以下。

在一般適溫25℃時,因為鹽的吸熱作用,加上鹽會使水溫下降

適溫下的水不加鹽,在觀察的時間內,溫度不會改變

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