בחורף, דרכים ומדרכות קפואות מפוזרות מלח כדי להיפטר מתנאים קפואים ומספקים תנועה בטוחה להולכי רגל ולרכבים שונים. זהו מלח שמשמש מסיבה - יש לכך הסבר מדעי מנקודת מבט של פיזיקה.
מה נמס?
התכה היא תהליך פיזי שבמהלכו חומר עובר ממצב צבירה אחד למשנהו, כלומר ממוצק גבישי לנוזל. לצורך ההיתוך, יש לעמוד בתנאים מסוימים. לכל חומר יש נקודת התכה משלו או טווח טמפרטורות מסוים. במקרה זה, קרח או שלג הופכים למים בהשתתפות מלח. במצב רגיל וללא השפעה חיצונית, טמפרטורת ההתכה של שלג היא 0 ℃.
חשיבות רבה היא העובדה שתערובת של חומרים נמסה בדרך כלל בטמפרטורה נמוכה יותר מאותם חומרים בנפרד. לדוגמה, אתה יכול לקחת מתכת A קונבנציונאלית עם נקודת התכה 500 ℃. אם תוסיף לזה מתכת נוספת לייצור סוג כלשהו של סגסוגת, נקודת ההיתוך של הסגסוגת הזו כבר תהיה נמוכה יותר - לדוגמה, 480 ℃. מצב דומה מתרחש עם שלג ומלח.
עובדה מעניינת: מלח בדרך יוצאת דופן משפיע על המים ובתהליך הרתיחה. מים מתוקים רותחים במהירות של 100 ℃, אך אם מוסיפים מלח ומומסים בתוכו, נקודת הרתיחה תגבר. התואר המדויק תלוי בריכוז המלח במים.לדוגמה, אם הפיתרון מכיל 20% מלח, אז הוא ירתח בטמפרטורה של 105 ℃.
איך נמס שלג עם מלח?
כדי להבין את התהליך הזה, אנו יכולים לתת כדוגמה ניסוי פשוט. יש צורך לאסוף חצי כוס שלג ולהניח חופן נוסף על הלוח, להמתין עד שהשלג יימס על הלוח. אם תשים כוס על המים הנוצרים ותמדוד את הטמפרטורה בתוכה, היא תהיה קרובה ל 0 ℃.
עכשיו כדאי לשפוך מעט מלח לכוס, לערבב ולמדוד שוב את הטמפרטורה. באופן מפתיע, המדחום יראה בערך -18 ℃. לאחר מספר דקות הטמפרטורה תתחיל לעלות, אך קרקעית הכוס תקפיא לצלחת. למה זה קורה?
כאשר הוסיף מלח לכוס, נקודת ההיתוך של הקרח צנחה בחדות. זה יכול להיות בערך -21 ℃. כדי להמיס קרח נדרשת כמות גדולה של אנרגיה. זה נלקח מהסביבה והתערובת. בדוגמה זו, בריכה של מים על הקרש קפאה במהירות. לפיכך, הטמפרטורה של תערובת השלג והמלח מופחתת.
תופעה זו משמשת בקרח. כאשר מפזרים קרח במלח נוצרת שכבה מיוחדת. תערובת השלג והמלח נמסה ככל שטמפרטורת ההקפאה של שכבה זו יורדת. בהדרגה מופיע סרט של תמיסת מלח מים, שמתרחב ומתרחב ובכך מגדיל את שטח המגע של קרח ומלח. תהליך זה נמשך עד שכל הקרח נמס. אנרגיה נלקחת מהאוויר שמסביב, ולכן קר יותר לעמוד על גרעין השלג והמלח שהתקבל.
אם ניקח בחשבון את התהליך הזה ברמה פיזית מורכבת יותר, הקרח מכוסה בשכבה דקה של מים נוזלים מעין. זה נוצר בגלל מולקולות מהירות מאוד שמתנתקות מהגביש הקרח הראשי. מים נוזליים נוזלים מתקשים במהירות בטמפרטורות נמוכות. מלח עוזר להפחית את ריכוז המולקולות הללו ומונע הקפאת מים.
מדוע טיפול במלח מסוכן לכבישים?
למרות השכיחות של שיטה זו במאבק נגד קרח, יש לה הרבה חסרונות. כאשר השלג, בשילוב מלח, נמס, מופיע נוזל מלוכלך עם מספר רב של תרכובות כלור. חומרים אלה משפיעים לרעה על הצמחים הסובבים, האדמה, כמו גם נעלי הולכי רגל וצמיגי רכב.
מסיבה זו נקבעה מערכת כללים אשר יש להקפיד עליהם בעת עיבוד הציפוי במלח. בפרט, זו עמידה במינון. יש להשתמש במקסימום 450 גרם מלח למ"ר אדמה. במוצרי אנטי-ציפוי תעשייתי משתמשים גם בנתרן כלוריד, אך בנוסף לו ישנם תוספים מיוחדים בהרכב המפחיתים את הפגיעה כתוצאה ממלח.
תערובת של מספר חומרים נמסה בטמפרטורה נמוכה יותר מאותם חומרים שנלקחים בנפרד. עיקרון זה עובד עם מלח ושלג. בתנאים רגילים, השלג מתחיל להמיס במהירות של 0 ℃. אם מעורבבים במלח, תהליך זה מתחיל כבר ב -18 ℃. ההשפעה של תערובת של מלח וקרח משמשת למאבק בקרח בכבישים. אך לא ניתן להשתמש ביותר מ- 450 גרם מלח למטר מרובע של ציפוי, מכיוון שתרכובות הכלוריד המתקבלות פוגעות בסביבה, בנעליים ובצמיגי רכב.
