گام به گام فعالیت 4-7 صفحه 105 درس 4 فیزیک (1) رشته ریاضی (دما و گرما)

تحقیق کنید وجود ناخالصی در مایع چه تأثیری بر نقطه انجماد آن دارد.

وجود ناخالصی موجب فروافتادن نقطه انجماد می شود. برای توضیح این پدیده به قطعه یخی فکر کنید که روی آن لایه نازکی از آب وجود دارد. در سطح جدایی لایه آب و یخ، دائما تعدادی مولکول از آب به یخ می پیوندند و تعدادی مولکول نیز از یخ به آب می پیوندند. وجود تعادل در این دو فرایند سبب می شود مقدار آب و مقدار یخ ثابت بماند. حال اگر مقداری نمک طعام روی این قطعه یخ بپاشیم، مولکول های نمک در لایه آب به یون های مثبت و منفی تجزیه می شوند. مولکول های آب دور هر دو یون جمع می شوند و اصطلاحا یون ها را هیدراته می کنند. در نتیجه هیدراته شدن یون ها، تعداد مولکول هایی که از یخ به آب می پیوندند کاهش می یابد، در حالی که تعداد مولکول هایی که از یخ به آب می پیوندند تغییری نکرده است. به عبارتی، تعادل قبلی بر هم می خورد و از یخ کاسته و به لایه آب افزوده می شود، و آن قدر آب موجود در لایه آب زیاد می شود تا دوباره تعادل برقرار گردد. در پیوستن مولکول های آب از یخ به آب، انرژی مولکول ها افزایش می یابد، زیرا مولکول های آب در حالت مایع نسبت به حالتی که در ساختار بلورین و صلب یخ قرار دارند، دارای انرژی بیشتری هستند. این افزایش انرژی مولکول ها، با گرفتن گرما از لایه آب تامین می شود و د نتیجه دمای لایه آب پایین می آید و به دنبال آن دمای یخ که در تماس با این لایه آب است نیز کاهش می یابد اصطلاحا گفته می شود نقطه انجماد آب به دلیل وجود نمک «فرو می افتد» با پاشیدن نمک بیشتر روی یخ، مقدار بیشتری از یخ ذوب می شود و دمای آب و یخ بیشتر کاهش می یابد. البته برای این کاهش حدی وجود دارد، مثلا برای نمک طعام (NaCl) این دمای حدی، 21- درجه سانتیگراد و برای کلسیم کلراید (CaCl_2­) این دمای حدی، 55- درجه سانتیگراد است. به همین دلیل برای جاده های یخ بسته از کلسیم کلراید استفاده می کنند.