Химията обяснява как сокът от цвекло прави лед и сняг топя

В Големия бял север снежните бури са въпрос на живот и смърт. Или поне така изглежда днес, тъй като новият метод за почистване на сняг кара някои улици да изглеждат като място на кърваво клане. Тази седмица в Калгари, Алберта, градските власти излязоха на заснежените улици със смес от сол и сок от цвекло, което според тях е по-екологичен и рентабилен начин за обезледяване на пътищата, отколкото използването само на сол.

Най- ТГС съобщи във вторник, че Калгари разширява използването на сок от цвекло, след като предишните малки изпитания се оказаха успешни. Заснеженият град върви по стъпките на градове като Лавал и Кауансвил, както в Квебек, така и в Торонто - всички градове, които преди това са използвали подобни смеси от сок от цвекло на пътища в подготовка за бури. В Калгари сместа от сок от цвекло и сол се пръска директно по улиците от камион с два тона, който може да побере 40 000 литра сок от цвекло.

Градовете, които са тежко засегнати от зимните бури, търсят алтернативи на солта от няколко години, тъй като прекомерните количества натриев хлорид не само увреждат коли, пътища и лична собственост, но и засягат околната среда. През 2016 г. Органът за опазване на Торонто и региона заяви, че намаляването на популациите на риби и насекоми вероятно е свързано с зависимостта на града от сол през зимните месеци.

Причината, поради която солта е толкова ефикасно размразяване на пътя, е, че тя намалява точката на замръзване на водата около нея. Всеки лед има много тънък слой течна вода на повърхността си и когато парче лед се смеси с тази течност, той понижава точката на замръзване, което повишава температурата му - на свой ред причинява разтопяването на леда около него и т.н. Този процес става все по-ефективен, тъй като концентрацията на солта става по-висока. Например, 10% разтвор на сол замръзва при 20 градуса по Фаренхайт (-6 градуса по Целзий), и 20% разтвор замръзва при 2 градуса F (-16 градуса С).

На молекулярно ниво това се случва, защото молекулите на солта се разпръскват с водните молекули, което затруднява последното да се събере в молекулярния кристал, който представлява лед. Ето как физиците в Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн обясняват това:

Кажете, че имате чаша чиста вода и чаша малко солена вода. Докато понижавате температурата, част от чистата вода започва да образува ледени кристали. Причината е, че въпреки че замразените водни молекули, подредени в кристал, имат по-малко начини за придвижване (по-ниска „ентропия“) от течните молекули, те освобождават топлина, когато замръзват и това повишава още повече ентропията на околността. Така че нетната ентропия се покачва, когато водата замръзва, както винаги прави по пътя към всяко равновесно състояние.

Ами в солената вода? Има един допълнителен термин в промяната на ентропията. Солта не се вписва в ледените кристали. Тъй като те се оформят, оставащата сол остава с по-малко пространство, за да се движи наоколо, а оттам и по-малко ентропия. Така че трябва да получите солената вода още по-студена, преди да получите нетна печалба на ентропия от замразяване.

Но натриевият хлорид не е единствената молекула, която може да разруши водния кристал. Молекулите на захарта от сока от цвекло имат подобен ефект, което означава, че ако захарта от захарно цвекло се добави към 20 процента солен разтвор и се напръска по лед, точката на топене на леда ще бъде дори по-ниска от 15 градуса. са опитали смесването на меласа от захарно цвекло, отпадъчен вторичен продукт от рафинирането на захар от захарно цвекло, заедно със съществуващите солни разтвори, за да се намали концентрацията на сол, необходима за постигане на същите ефекти на топене на лед. Прилепването на меласата допълнително подпомага свързването на солта с повърхността на пътя, където тя може да максимизира ефектите си.

Единственият недостатък на сока от цвекло, National Geographic докладвано през 2014 г., е, че понякога може да изтече в потоци, където захарта привлича бактерии, които изсмукват целия кислород във водата, на която разчитат животните.

Разбира се, проблемът с сока от цвекло превръща улиците в червено-кафява бъркотия, сякаш това са окислените останки от кървава битка. Някои градове, като Лавал, са използвали сок от бяло цвекло, за да избегнат петна, но други просто са се научили да приемат лошото с доброто. Най-малкото се казва, че сладкото миризма мирише като ролката на Tootsie.

Ако ви хареса тази статия, вижте този видеоклип за боклук “чудовище”, което е в състояние да яде плаващ боклук.