Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Wanneer moleculen bevriezen
- Het door elkaar halen
- De druk wegnemen
- Geweldig heet ijs
Twee soorten veranderingen, een chemische en een fysische, kunnen het vriespunt van een stof beïnvloeden. Je kunt het vriespunt van sommige vloeistoffen verlagen door er een tweede, oplosbare substantie in te mengen; dit is hoe strooizout ervoor zorgt dat smeltwater niet bevriest bij koude temperaturen. De fysieke benadering, het veranderen van de druk, kan ook het vriespunt van een vloeistof verlagen; Het kan ook ongebruikelijke vaste vormen van een stof produceren die niet bij normale atmosferische druk wordt gezien.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Antivries verlaagt het vriespunt van water en houdt het vloeibaar bij lage temperaturen. Zowel suiker als zout doen dit ook, zij het in mindere mate.
Wanneer moleculen bevriezen
Elektrische krachten tussen moleculen bepalen de temperaturen waarbij een stof bevriest en kookt; hoe sterker de krachten, hoe hoger de temperatuur. Veel metalen zijn bijvoorbeeld gebonden aan sterke krachten; het smeltpunt van ijzer is 1.535 graden Celsius (2.797 graden Fahrenheit). De krachten tussen watermoleculen zijn aanzienlijk zwakker; water bevriest bij nul graden C (32 graden F). Oplosmiddelmengsels en drukvariaties verminderen de krachten tussen moleculen, waardoor het vriespunt van vloeistoffen wordt verlaagd.
Het door elkaar halen
Door de ene vloeistof te mengen met een andere compatibele stof, verlaagt u het vriespunt van de vloeistof. De stoffen moeten compatibel zijn om volledige menging te garanderen; olie en water scheiden bijvoorbeeld en veranderen het vriespunt niet. Een mengsel van keukenzout en water heeft een lager vriespunt, net als een mengsel van water en alcohol. Chemici kunnen het vriespunttemperatuurverschil voorspellen door een formule toe te passen die rekening houdt met de hoeveelheden van de betrokken stof en een constante geassocieerd met de tweede stof. Als u bijvoorbeeld berekent voor water en natriumchloride en het resultaat is -2, betekent dit dat het vriespunt van het mengsel 2 graden C (3,6 graden F) lager is dan voor zuiver water.
De druk wegnemen
Veranderingen in druk kunnen het vriespunt van een stof verhogen of verlagen. Over het algemeen verlagen drukken lager dan 1 atmosfeer de temperatuur waarbij een stof bevriest, maar voor water geeft een hogere druk een lager vriespunt. De kracht van een druk verandert in de moleculaire krachten die al in een stof spelen. Voor water met lage druk verandert damp direct in ijs zonder vloeistof te worden.
Geweldig heet ijs
Water heeft verschillende vaste fasen, elk waargenomen bij verschillende hoeveelheden druk. Standaardijs, dat wetenschappers 'Ice I' noemen, bestaat bij atmosferische druk en heeft een karakteristieke zeshoekige kristalstructuur. Bij temperaturen onder min 80 graden C (min 112 graden F) kunnen zich kubieke ijskristallen vormen uit damp bij 1 atmosfeer druk. Bij hoge druk vormen zich exotische soorten ijs; wetenschappers identificeren ze als Ice II tot Ice XV. Deze vormen van ijs kunnen vast blijven bij temperaturen boven 100 graden C (212 graden F) - het kookpunt van water bij 1 atmosfeer.