כימיה מסבירה כיצד מיץ סלק עושה קרח שלג להמיס

בצפון הלבן הגדול, סופות שלג הן עניין של חיים ומוות. או, לפחות, כך זה נראה בימים אלה, כמו שיטה חדשה ניקוי שלג עושה כמה רחובות להיראות כמו אתר של טבח דמים. השבוע בקלגרי, אלברטה, פקידי העיר לקחו את הרחובות המושלגים עם תערובת של מיץ וסלק מיץ, אשר הם אומרים הוא יותר ידידותי לסביבה וחסכונית דרך כבישים דה קרח מאשר באמצעות מלח בלבד.

ה CBC דיווחה ביום שלישי כי קלגרי מרחיבה את השימוש במיץ סלק לאחר משפטים קטנים קטנים הוכיח מוצלח. העיר מושלגת בעקבות בעקבות ערים כמו Laval ו Cowansville, הן בקוויבק, כמו גם טורונטו - כל הערים שהיו בעבר השתמשו דומים מיץ סלק תערובות על כבישים לקראת סופות. בקלגרי, תערובת מיץ סלק ומלח מתרוקנת ישירות לרחובות משאית דו-טון שיכולה להכיל 40,000 ליטרים של מיץ סלק.

ערים אשר נפגעו קשות על ידי סופות חורף כבר מחפש אלטרנטיבות למלח כבר כמה שנים, כמו כמויות מוגזמות של נתרן כלורי לא רק לפגוע מכוניות, כבישים, רכוש אישי, אלא גם להשפיע על הסביבה. בשנת 2016, רשות השימור של טורונטו ואזוריה קבעה כי ירידה באוכלוסיות הדגים והאגוזים קשורה כנראה להסתמכות העיר על מלח בחודשי החורף.

הסיבה מלח הוא כזה יעיל de-icer הכביש מלכתחילה היא כי היא מורידה את נקודת הקפאה של המים סביבו. לכל הקרח יש סרט דק מאוד של מים נוזליים על פני השטח, וכאשר נתח של קרח מתערבב עם הנוזל הזה, הוא מוריד את נקודת הקפאה שלו, מה שמעלה את הטמפרטורה שלה - בתורו גורם לקרח שסביב לה להימס, וכן הלאה. תהליך זה הופך להיות יעיל יותר כמו ריכוז המלח הופך גבוה יותר. לדוגמה, פתרון מלח של 10% קופא ב -20 מעלות צלזיוס (6 מעלות צלזיוס), ופתרון של 20% קופא ב -2 מעלות צלזיוס (-16 מעלות צלסיוס).

במישור המולקולרי, זה קורה מכיוון שמולקולות המלח מתמזגות עם מולקולות המים, מה שהופך את זה קשה יותר עבור אלה לבוא יחד בגביש המולקולרי המהווה קרח. כך מסבירים זאת פיזיקאים מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין:

תגיד שיש לך כוס מים טהורים וכוס מים מלוחים. כאשר אתם מורידים את הטמפרטורה חלק מן המים הטהורים מתחיל ליצור גבישי קרח. הסיבה לכך היא שלמרות שמולקולות המים הקפואות, המסודרות לתוך גביש, יש להן פחות דרכים לנוע ("אנטרופיה" נמוכה יותר) מאשר מולקולות נוזליות, הן משחררות חום כאשר הן קופאות, וזה מעלה את האנטרופיה של הסביבה עוד יותר. אז האנטרופיה נטו עולה כמו המים קופא, כמו תמיד עושה את הדרך לכל מצב שיווי משקל.

מה עם המים המלוחים? יש שינוי נוסף באנטרופיה. המלח אינו מתאים לגבישי הקרח. אז כפי שהם יוצרים, הנותרים מלח נשאר עם פחות מקום להסתובב פנימה, ולכן פחות אנטרופיה. אז אתה צריך לקבל את המים המלוחים אפילו קר לפני שאתה מקבל רווח אנטרופיה נטו מקפיאה זה.

אבל נתרן כלורי אינו המולקולה היחידה שיכולה לשבש קריסטל מים. למולקולות הסוכר ממיץ הסלק יש השפעה דומה, שמשמעות הדבר היא שאם סוכר הסלק מתווסף לפתרון מלח של 20% ומרסס על הקרח, נקודת ההתכה של הקרח תהיה אפילו נמוכה מ -15 מעלות צלזיוס. מהן הערים הקנדיות ביותר ניסו לערבב יחד מולסה סלק סוכר, תוצר לוואי פסולת של זיקוק סוכר סלק, יחד עם פתרונות מלח קיימים על מנת לצמצם את ריכוז המלח הדרושים כדי לייצר את אותו אפקט הקרח השפעות. דביקות של מולסה בנוסף מסייע הקשר מלח על פני השטח של הכביש, שם היא יכולה למקסם את ההשפעות שלה.

החיסרון היחיד סלק מיץ גרזן, נשיונל גאוגרפיק דיווחה בשנת 2014, כי היא יכולה לפעמים לדלוף לתוך זרמים, שם הסוכר מושך חיידקים למצוץ את כל החמצן במים שעליהם להסתמך על בעלי חיים.

כמובן, הנושא של מיץ הסלק הופך את הרחובות לתוך בלגן חום-אדמדם, כאילו היו אלה שרידים מזוהמים של מאבק דמים. כמה ערים, כמו Laval, השתמשו במיץ מסלק לבן כדי למנוע את הכתם, אבל אחרים פשוט למדו לאמץ את הרע עם הטוב. לכל הפחות, את המרקחת המתוקה הוא אמר להריח כמו רול טוטסי.

אם אתה אוהב את המאמר הזה, לבדוק את זה וידאו על זבל "מפלצת" כי הוא מסוגל לאכול זבל צף.