2016/11/6 北海道大雪創21年來紀錄,極地渦旋再度關不住北極寒風,隨後東京市中心在11/25降下54年來首次的11月初雪
今天來聊聊在道路上撒鹽能融冰的機制
「Q:冰雪上撒鹽,為何可將其融化?」
「A:這是因為撒鹽可以降低冰雪的熔點」
這句話似乎是眾所皆知的常識,而這種觀點也屢見於各科普文章中,不過這種說法有誤。真正的原因其實就隱藏在大家小學時曾做過的一個冷劑實驗中,利用在冰塊中加入食鹽來降低溫度
熔點是純物質的物理特性,能夠改變它的只有壓力
由水的三相圖中可知,若增大壓力則水的沸點會上升(ex.壓力鍋),凝固點則會下降(ex.復冰現象)
由於在冰雪上撒鹽以後就形成了混合物,既然已經不是純物質了,怎麼還能說是改變了雪的熔點呢?其實改變的是鹽水的凝固點,是藉由鹽的溶解而造成蒸氣壓下降,進而降低了鹽水的凝固點,所以這是拉午耳定律所造成的效應。不過,鹽與雪都是固體,沒有液態水何來「鹽的溶解」呢?這從動態平衡的觀點即可解釋。因為在0℃的冰、水二相共存時,冰的質量能保持不變是因為冰熔化的同時也會有水結冰。但是由於有鹽的存在,一旦水從冰塊表面熔化,就會立刻與鹽混合,由於鹽水的凝固點低於0℃,因此它就不會結凍,也就是說可逆反應的平衡已經被加入的食鹽所破壞了。
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評論2
老師,您說食鹽能融冰、除雪。但是為何網路上有些網站提到高緯度地區除雪,加鹽後雪會「變硬」,不是說會融化嗎?到底是變硬還是融化?第二個問題是,若變硬為真,變硬後要怎麼除雪呢?
這邊附上新聞實測,剉冰加鹽變硬,而且融化較慢的影片
https://youtu.be/Ix0ELn9ghKQ
感謝指教
關於該則挫冰的報導沒錯,因為若是冰雪太厚,溶掉的水往下流之後,若上層仍覆蓋厚厚一層鹽巴,此時接觸鹽巴的上層冰塊確實會變硬,這是因為該區溫度已接近零下21度的暫態平衡。但是若將兩杯的水倒出來測量,加鹽那一杯所熔化出來的水還是比較多,這一點我已經做過實驗驗證過了。至於您提及「變硬後要怎麼除雪呢」,推開就好了,因為下層都是已熔化的水,藉由與地面接觸處水膜的潤滑,輕輕一推就能將這些表層變硬而尚未熔化的冰塊推到車道旁邊去,這遠比使用圓鍬一剷一剷慢慢挖雪來得快多了