En invierno, las carreteras heladas y las aceras están salpicadas de sal para eliminar el hielo y proporcionar un movimiento seguro para los peatones y varios vehículos. Es la sal que se usa por una razón: hay una explicación científica para esto desde el punto de vista de la física.
¿Qué se está derritiendo?
La fusión es un proceso físico durante el cual una sustancia pasa de un estado de agregación a otro, es decir, de sólido cristalino a líquido. Para la fusión, se deben cumplir ciertas condiciones. Cada sustancia tiene su propio punto de fusión o un cierto rango de temperatura. En este caso, el hielo o la nieve se convierten en agua con la participación de la sal. En un estado normal y sin influencia externa, la temperatura de fusión de la nieve es de 0 ℃.
De gran importancia es el hecho de que una mezcla de sustancias generalmente se funde a una temperatura más baja que las mismas sustancias por separado. Por ejemplo, puede tomar el metal condicional A con un punto de fusión de 500 ℃. Si le agrega otro metal para hacer algún tipo de aleación, entonces el punto de fusión de esta aleación ya será más bajo, por ejemplo, 480 ℃. Una situación similar ocurre con la nieve y la sal.
Hecho interesante: la sal de una manera inusual afecta el agua y en el proceso de ebullición. El agua dulce hierve a 100 ℃, pero si se agrega sal y se disuelve en ella, el punto de ebullición aumentará. El grado exacto depende de la concentración de sal en el agua.Por ejemplo, si la solución contiene un 20% de sal, hervirá a una temperatura de 105 ℃.
¿Cómo se derrite la nieve con sal?
Para comprender este proceso, podemos dar como ejemplo un experimento simple. Es necesario recoger medio vaso de nieve y poner otro puñado en el plato, esperar hasta que la nieve se derrita en el plato. Si coloca un vaso sobre el agua formada y mide la temperatura en su interior, entonces estará cerca de 0 ℃.
Ahora debe verter un poco de sal en un vaso, mezclar e inmediatamente medir la temperatura nuevamente. Sorprendentemente, el termómetro mostrará aproximadamente -18 ℃. Después de unos minutos, la temperatura comenzará a aumentar, pero el fondo del vaso se congelará en la placa. ¿Por qué sucede?
Cuando se añadió sal al vidrio, el punto de fusión del hielo cayó bruscamente. Puede ser alrededor de -21 ℃. Para derretir el hielo, se requiere una gran cantidad de energía. Se toma del medio ambiente y la mezcla. En este ejemplo, un charco de agua en el tablón se congeló rápidamente. Por lo tanto, la temperatura de la mezcla de nieve y sal se reduce.
Es este fenómeno el que se usa en el hielo. Cuando el hielo se rocía con sal, se forma una capa especial. La mezcla de nieve y sal se derrite a medida que disminuye la temperatura de congelación de esta capa. Gradualmente, aparece una película de solución de agua y sal, que se expande y se expande, lo que aumenta el área de contacto entre el hielo y la sal. Este proceso dura hasta que todo el hielo se haya derretido. La energía se toma del aire circundante, por lo tanto, es más frío pararse sobre la suspensión resultante de nieve y sal.
Si consideramos este proceso a un nivel físico más complejo, entonces el hielo está cubierto con una fina capa de agua casi líquida. Se forma debido a moléculas muy rápidas que se separan del cristal de hielo principal. El agua casi líquida se endurece rápidamente a bajas temperaturas. La sal ayuda a reducir la concentración de estas moléculas y evita que el agua se congele.
¿Por qué el tratamiento con sal es peligroso para las carreteras?
A pesar de la prevalencia de este método en la lucha contra el hielo, tiene muchas desventajas. Cuando la nieve, combinada con sal, se derrite, aparece un líquido sucio con una gran cantidad de compuestos de cloro. Estas sustancias afectan negativamente las plantas circundantes, el suelo, así como los zapatos para peatones y los neumáticos de vehículos.
Por esta razón, se ha establecido un conjunto de reglas que deben seguirse al procesar el recubrimiento con sal. En particular, es el cumplimiento de la dosis. Se debe utilizar un máximo de 450 g de sal por metro cuadrado de tierra. En los productos anticongelantes industriales, también se usa cloruro de sodio, pero además de esto, hay aditivos especiales en la composición que reducen el daño de la sal.
Una mezcla de varias sustancias se funde a una temperatura más baja que las mismas sustancias tomadas por separado. Este principio funciona con sal y nieve. En condiciones normales, la nieve comienza a derretirse a 0 ℃. Si se mezcla con sal, este proceso comienza ya a -18 ℃. El efecto de una mezcla de sal y hielo se usa para combatir el hielo en las carreteras. Pero no se pueden usar más de 450 g de sal por metro cuadrado de recubrimiento, ya que los compuestos de cloruro resultantes son perjudiciales para el medio ambiente, los zapatos y los neumáticos de los automóviles.
