Все знают, что соль используют для борьбы с гололедом на дорогах и тротуарах. Но откуда берется это волшебное свойство соли заставлять лед таять? Давайте разберемся!
Физика плавления льда
Чтобы понять, почему лед тает от соли, нужно сначала разобраться в том, что такое плавление. Плавление - это фазовый переход вещества из твердого состояния в жидкое. При плавлении льда происходит разрушение кристаллической решетки льда и переход молекул воды в неупорядоченное состояние.
Чистый лед, который представляет собой твердую фазу воды, плавится при температуре 0°С. Это стандартная точка плавления водного льда. На молекулярном уровне в твердом льде атомы кислорода и водорода соединены водородными связями в правильную кристаллическую решетку, из-за чего молекулы не могут свободно перемещаться.
На границе льда и жидкой воды происходит интенсивный молекулярный обмен - отдельные молекулы переходят из жидкого состояния в твердое и наоборот. При 0°С количество переходов в обе стороны одинаково, поэтому лед не тает и не растет. Если температуру понизить, переходов из жидкости в твердую фазу становится больше и лед начинает расти. Если температуру повысить, ускоряется обратный процесс - таяние льда.
Другие факторы, например, давление, также влияют на температуру плавления льда. Но в случае с солью на первый план выходит другой эффект - так называемая депрессия температуры замерзания.
Депрессия точки замерзания
Почему тает снег от соли - этот вопрос легко объяснить с позиций явления, называемого депрессией точки замерзания. Это означает, что соль понижает температуру, при которой вода замерзает, вплоть до отрицательных значений.
Концентрированные растворы солей замерзают при более низкой температуре, чем чистая вода. Это происходит из-за взаимодействия молекул соли и воды. Соль как бы мешает воде перестраиваться в правильную кристаллическую решетку льда.
Водный раствор хлорида натрия (поваренная соль) замерзает при -21°С. Для хлорида кальция этот показатель составляет -50°С, хлорида магния -33°С.
То есть добавляя соль в воду или на лед, мы понижаем температуру его плавления. И если температура окружающей среды выше новой точки замерзания, но ниже 0°С, лед начинает интенсивно таять под действием соли.
Механизм таяния льда от соли
Как именно соль заставляет лед таять достаточно быстро? Рассмотрим последовательность этого процесса:
- Соль в твердом виде находится на поверхности льда.
- Лед покрыт тончайшей пленкой квазижидкой воды.
- Соль начинает растворяться в этом тонком слое воды за счет абсорбции тепла из окружающей среды.
- При растворении соли температура замерзания водного раствора понижается.
- Тающий солевой раствор начинает взаимодействовать с поверхностью льда, вызывая его интенсивное таяние.
Особенность солевого раствора в том, что его температура замерзания ниже температуры окружающей среды и температуры самого льда. Поэтому раствор забирает тепло от поверхности льда для дальнейшего растворения соли. При этом лед тает.
Важную роль играет температура воздуха. Если она совсем низкая, скажем -15°С, обычная поваренная соль не поможет растопить лед. Здесь более эффективны будут хлорид кальция или хлорид магния с температурой замерзания ниже -20°С.
| Тип соли | Температура замерзания раствора |
| Хлорид натрия | -21°С |
| Хлорид кальция | -50°С |
| Хлорид магния | -33°С |
Таким образом, чем ниже температура замерзания солевого раствора - тем лучше соль помогает бороться с наледью и льдом на дорогах.
Применение явления на практике
Явление депрессии точки замерзания активно применяется на практике для борьбы с гололедом на дорогах и тротуарах. В холодное время года соль становится настоящим спасением от опасной наледи.
При посыпке льда на дороге солью образуется солевой раствор, который имеет более низкую температуру замерзания по сравнению с водой и температурой самого льда. Этот раствор активно взаимодействует с поверхностью льда, заставляя его таять.
Преимущества и недостатки метода
К достоинствам использования соли для борьбы с гололедом можно отнести:
- Низкая стоимость поваренной соли
- Хорошая эффективность
- Простота применения
Однако есть и минусы:
- Негативное влияние солевых растворов на обувь, одежду, оборудование на дорогах
- Увеличение коррозии металлических конструкций
- Засоление почвы и грунтовых вод вблизи дорог
Экологические последствия
С экологической точки зрения метод небезопасен. Попавшие на почву солевые соединения нарушают структуру и свойства почвы. Они препятствуют росту растений. Кроме того, солевые растворы влияют на обитателей водоемов, если попадают туда через сточные воды.
Альтернативные методы борьбы с гололедом
Существуют и другие реагенты для борьбы с обледенением помимо хлорида натрия:
- Ацетаты натрия или калия
- Мочевина
- Формиаты
Однако они дороже обычной соли. Поэтому применяются реже или в смеси с хлоридом натрия для снижения экологического ущерба.
Рекомендации по применению соли для борьбы с наледью
Если возникла необходимость посыпать солью покрытую льдом лестницу, крышу дома или тротуар, стоит придерживаться ряда правил.
Во-первых, следить за прогнозом погоды. Нет смысла сыпать соль, если в ближайшие сутки ожидается потепление. Лучше подождать немного, когда дневная температура поднимется выше ноля. Тогда процесс пойдет быстрее без дополнительных усилий.
Во-вторых, контролировать дозировку. Избыток соли не ускорит эффект, а только нанесет вред окружающей среде.
В-третьих, после таяния льда необходимо убрать жидкие солевые растворы, чтобы они не попадали на грунт.
Следование этим простым советам позволит безопасно избавиться от опасного льда на крышах и площадках с помощью действия соли.
