Περιεχόμενο
Ο ρυθμός με τον οποίο λιώνει ένας παγοκύβος είναι γενικά συνάρτηση της ποσότητας ενέργειας ή θερμότητας που εφαρμόζεται στον κύβο. Ωστόσο, άλλοι παράγοντες επηρεάζουν το ρυθμό με τον οποίο λιώνει ο πάγος. Τα ορυκτά στο νερό πριν από την κατάψυξη μπορούν να επηρεάσουν την ατομική και μοριακή ταχύτητα τήξης. Δύο βασικές ενώσεις που θα επηρεάσουν αυτό είναι η ζάχαρη και το αλάτι.
Πείραμα κατάψυξης
Ένα τυπικό πείραμα για να δούμε πώς λειτουργεί η ζάχαρη και το αλάτι σε ένα παγάκι περιλαμβάνει το πάγωμα του νερού που περιέχει τα δύο. Δημιουργώντας ίσες μετρήσεις αλατιού και ζάχαρης, προσθέστε τις ενώσεις σε κάποιους δίσκους παγοκύβων. Ρίξτε την ίδια ποσότητα νερού σε κάθε υποδοχή δίσκου κύβου και ανακατέψτε τη ζάχαρη ή το αλάτι όσο καλύτερα μπορείτε. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι έχετε ένα έλεγχο στο πείραμα έχοντας ένα δίσκο πάγου με μόνο νερό σε κάθε τσέπη κύβου. Βάλτε τους δίσκους πάγου στον καταψύκτη και περιμένετε μέχρι να καταψυχθούν όλοι οι δίσκοι. Βγάλτε κάθε σετ πάγου πάγου (ζάχαρη, αλάτι και κανονικό νερό) και αρχίστε να ρυθμίζετε το ρυθμό με τον οποίο λυγίζει κάθε παγοκύβος.
Εξέταση χημείας
Σύμφωνα με τους μαθητές της Σχολικής Περιφέρειας Σελάχ στην πολιτεία της Ουάσινγκτον, πειράματα με παγάκια που περιέχουν αλάτι και ζάχαρη θα πρέπει να δείχνουν ότι κύβοι με ζάχαρη και αλάτι λιώνουν ταχύτερα από τους κύβους με μόνο φυσιολογικό νερό. Στην πραγματικότητα, οι κύβοι πάγου που περιέχουν ζάχαρη πρέπει να λιώσουν πιο γρήγορα από τους κύβους με αλάτι. Ο λόγος είναι η απορρόφηση θερμότητας. Το αλάτι ή η ζάχαρη σε ένα παγάκι απορροφά την περιβάλλουσα θερμική ενέργεια γρηγορότερα από το παγωμένο νερό. Επειδή το αλάτι και η ζάχαρη απορροφούν αυτή την ενέργεια θερμότητας τόσο γρήγορα, τα μόρια του νερού κινούνται ταχύτερα, οδηγώντας σε ταχύτερο ρυθμό τήξης. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους οι πόλεις χρησιμοποιούν αλάτι για να λιώσουν τον πάγο: το αλάτι θα απορροφήσει τη θερμότερη ενέργεια γρηγορότερα και έτσι θα επιταχύνει την τήξη.
Κύβοι πάγου στο νερό
Ένα άλλο πείραμα περιλαμβάνει τη λήψη κύβων πάγου και τη διάθεσή τους σε τρία διαφορετικά φλιτζάνια νερό. Ένα φλιτζάνι νερό θα πρέπει να έχει κανονικό νερό βρύσης σε αυτό. Ωστόσο, τα επόμενα κύπελλα πρέπει να περιέχουν ζάχαρη και αλάτι, αντίστοιχα. Τοποθετήστε τους κύβους και στα τρία φλιτζάνια και για πόσο χρόνο χρειάζονται για να λιώσουν. Σε αντίθεση με το προηγούμενο πείραμα, ο πάγος στο φυσιολογικό νερό θα πρέπει να λιώσει ταχύτερα από τα παγάκια σε ζάχαρη ή θαλασσινό νερό. Αυτό συμβαίνει επειδή το αλμυρό νερό και το νερό ζάχαρης είναι πυκνότερα από το κανονικό νερό. Η πυκνότητα αυτού του νερού εμποδίζει τον πάγο να πέσει από το να λιώνει αποτελεσματικά, αφού κάθε νερό που κάνει τήξη παραμένει στην κορυφή. Με κανονικό νερό, ο κύβος λιώνει και το απελευθερωμένο νερό αραιώνεται αποτελεσματικότερα στο περιβάλλον υγρό.
Πείραμα στοιχειοσειράς
Ένα κοινό πείραμα με παγάκια απαιτεί τη χρήση ενός κομματιού με αλάτι. Τοποθετήστε το ένα άκρο της χορδής πάνω σε ένα παγάκι και πασπαλίστε μια μικρή ποσότητα αλατιού. Το αλάτι θα λιώσει το ανώτερο στρώμα του κύβου, αλλά επειδή εξακολουθεί να είναι σχετικά κρύο, το υγροποιημένο νερό θα αναζωογονηθεί. Το αποτέλεσμα θα είναι ότι ο πάγος μεταμορφώνεται γύρω από τη χορδή, επιτρέποντας στο άτομο να τραβήξει τη χορδή και να σύρει τον κύβο κατά μήκος. Είναι ενδιαφέρον το γεγονός ότι η ζάχαρη δεν είναι τόσο αποτελεσματική, επειδή η ζάχαρη θα λιώσει τον πάγο πάρα πολύ γρήγορα για να παγώσει ο πάγος.