なぜ塩を水に加えると寒くなるのですか?

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著者: Judy Howell
作成日: 3 J 2021
更新日: 14 11月 2024
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【ゆっくり解説】氷に塩をかけるとなぜ冷たくなるのか
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塩はアイスクリームメーカーでよく使用され、内部の容器の周囲の水を冷やしてクリームを凍結させます。実際、30分ほどで、超冷水は甘くされたクリームを凍らせてアイスクリームに変えることができます。塩はどのようにして水をとても冷たいものにしますか

水の物理

この現象をよりよく理解するには、温度と水の物理的状態との関係を理解する必要があります。水分子の動きは、水の温度に依存しています。暖かい温度は速い動きを意味します。動きが十分に速くなると、蒸気が発生します。低温とは、温度が凍結と呼ばれるプロセスで分子の動きを完全に停止するのに十分低いポイントに達するまで、動きが少ないことを意味します。

凝固点

それでは、塩(塩化ナトリウム)はどのように水を冷やすのでしょうか?本質的にはそうではありません。塩は水の凝固点を下げる働きをするため、水は氷に変わる前に華氏32度(摂氏0度)よりも低温になります。実際、塩を含む水は華氏マイナス6度近くの温度に達することがあります。

アイスクリームが作られると、クリームはキャニスターに入れられ、アイスバス内で回転されます。氷浴に塩を加えない場合、到達できる最低温度は華氏32度です。クリームはこの温度で凍結できますが、低温ではより速く凍結できます。塩が氷浴に追加されると(通常、アイスクリーム製造の岩塩)、溶けている氷の表面の水の薄い層と接触します。塩は溶け、水は塩辛くなる。この塩水は凝固点が低いため、アイスバスの温度はさらに低くなる可能性があり、アイスクリームをより速く凍結できます。

塩を使用して氷を溶かす

冬の道路を安全に保つために、水の凝固点を下げる塩の原理が頻繁に使用されます。雪と氷のイベント中、トラックは道路上に薄い塩の層を広げます。これにより、雪と氷が凍結するのではなく衝撃で溶け、路面が凍って危険になるのではなく濡れます。ただし、凍結する前に冷水がどのようになり得るかには限界があります。極寒の気温では、道路に砂を塗って摩擦を増やす方が塩を塗るよりも便利です。低温では、塩化ナトリウム以外の種類の塩を使用できます。たとえば、塩化カルシウムと塩化マグネシウムは、低温で氷を溶かすことができます。ただし、これらの化合物の一部は環境に有害であり、まれにしか使用されません。

砕氷の影響

砕いた氷を塩と一緒に使用すると、塩を溶かすことができる表面積が大きくなり、溶融が速くなります。たとえば、アイスクリームメーカーで砕いた氷をより多く使用すると、大きなキューブを少なく使用するよりも効果的です。

沸騰した塩水

塩は水の凝固点を下げますが、沸点は下げません。実際、塩辛い水は、塩辛くない水よりも高い温度で沸騰します。繰り返しますが、水に塩を加えても温度は下がりません。