Woda morska zamarza dopiero około −2 ° C (28 ° F) jeśli dodasz więcej soli, możesz obniżyć temperaturę zamarzania do -21 ° C.
Wiemy z Ile wody morskiej mogę bezpiecznie pić? , że picie słonej wody nie jest dobre. Ale dodanie jakiejkolwiek substancji do wody, która utworzy substancję rozpuszczoną, obniży temperaturę zamarzania. Możesz pić tyle wody z cukrem, ile chcesz, jedynym ryzykiem jest dodawanie kalorii, których prawdopodobnie i tak będziesz potrzebować.
Im wyższe stężenie soli, tym obniżyć temperaturę zamarzania. Każda obca substancja, taka jak cukier, alkohol lub jakakolwiek sól chemiczna, dodana do wody, tworzy substancję rozpuszczoną, która obniża temperaturę krzepnięcia i topi lód. Źródło
Więc jeśli chcę dodać cukier do mojej wody, zamrażanie jak obliczyć, ile cukru na jednostkę wody muszę dodać, aby zachować płynność w danej temperaturze?
Komentarze
- Czy istnieje określona temperatura, którą ' chciałbyś osiągnąć?
- @ Swagin9 Wydawało mi się, że optymalną odpowiedzią byłby wykres ze wszystkimi opcjami.
- Powiązane Jaki jest najbezpieczniejszy i najskuteczniejszy dodatek do przechowywania pić wodę z zamarzania?
- ' chciałbym zobaczyć reakcję dodania czegoś takiego jak sole elektrolitów do wody w celu obniżenia temperatury zamarzania. Z mojego doświadczenia wynika, że izolacja jest prawdopodobnie najlepsza. Ale ' wciąż jestem ciekawy.
Odpowiedź
Można to obliczyć za pomocą właściwości zwanej stałą krioskopową Kf , która wiąże stężenie rozpuszczonej substancji z obniżeniem temperatury krzepnięcia T d :
T d = m * K f
gdzie m to molowość, czyli ilość moli rozpuszczonej substancji na kg rozpuszczalnika (tutaj wody). Dla wody Kf wynosi 1,86 K * kg / mol, a masa molowa cukru (sacharozy) to 342 g / mol. Aby więc obliczyć obniżenie temperatury zamarzania, wykonaj:
Td = 1,86 / 342 * masa cukru w g / masa wody w kg
Kilka przykładów gramów cukru dodanych do 1 litra wody:
g/l Td 10 0.054 50 0.27 500 2.7
Udało mi się znaleźć Science-Fair-Project , który to zmierzył.
Potrzebujesz więc dużej ilości cukru, aby uzyskać niewielki efekt, niezbyt praktyczny.
Komentarze
- Tak. Cukier jest znacznie cięższy na mol niż sól, a także wytwarza tylko jeden mol cząstek, gdy jeden mol jest rozpuszczony w wodzie (sól dysocjuje na jony, tworząc dwa mole cząstek). Te dwa czynniki razem powodują, że cukier jest niewiarygodnie niepraktyczny.
- @etherealflux czy cukry proste (np. Glukoza) byłyby lepsze? Prawdopodobnie współczynnik ~ 2, więc nie do końca.
- @ChrisH Tak, byłoby około dwa razy skuteczniejsze niż masa molowa np. glukoza (" cukier winogronowy ") wynosi 180,2 g / mol (sacharoza jest disacharydem), a obniżenie temperatury zamarzania jest odwrotnie liniowe w masa cząsteczkowa. Wciąż dużo tego potrzeba, aby uzyskać znaczący efekt.
- @imsodin, zastanawiam się, czy mógłbyś zrobić coś podobnego do doustnego roztworu nawadniającego: NaCl + KCl (czyli sól), glukoza, może kilka innych związków ( dodatki do żywności) w małych ilościach (kwas jabłkowy, nawet CaCl₂), aby zwiększyć całkowite stężenie molowe.
- @ChrisH Jasne, że możesz zoptymalizować, ostatecznie wszystko zależy od ilości poszczególnych cząsteczek / jonów rozpuszczony w wodzie. Szukasz więc lekkich substancji, które po rozpuszczeniu idealnie rozpadną się na kilka części (dlatego sól jest w tym całkiem dobra). Nie wiem, ale wydaje mi się, że według standardowych " gospodarstwa domowego " środków, które wygrałeś ' nie zajść bardzo daleko. Doustny roztwór do nawadniania zawiera kilka gramów soli, potasu i około 10 gramów cukru, efekt netto wynosi 0,58 ° C dla standardowego ORS (z wartości osmolarności wikipedii).