Sisältö
Suolaa käytetään usein jäätelökoneissa valmistamaan sisäastiaa ympäröivää vettä riittävän kylmäksi kerman jäädyttämiseksi. Itse asiassa noin puolessa tunnissa erittäin kylmä vesi voi jäädyttää makeutettu kerma niin paljon, että se muuttuu jäätelöksi. Kuinka suola saa veden niin kylmäksi?
Vesifysiikka
Tämän ilmiön ymmärtäminen vaatii ymmärrystä lämpötilan ja veden fysikaalisen tilan välisestä suhteesta. Vesimolekyylien liikkuminen riippuu veden lämpötilasta. Lämpimät lämpötilat tarkoittavat nopeaa liikettä. Jos liike saadaan riittävän nopeasti, syntyy höyryä. Kylmät lämpötilat tarkoittavat vähemmän liikettä, kunnes lämpötila saavuttaa riittävän alhaisen pisteen, jotta molekyylinliike voidaan kokonaan pysäyttää prosessissa, jota kutsumme jäätymiseen.
Jäätymispiste
Joten miten suola (natriumkloridi) tekee vedestä kylmempää? Pohjimmiltaan se ei. Suola vaikuttaa veden jäätymispisteeseen, jotta vesi voi tulla kylmempää kuin 32 Fahrenheit-astetta (nolla astetta) ennen kuin se muuttuu jääksi. Itse asiassa suolaa sisältävä vesi voi saavuttaa lämpötilan lähes miinus 6 astetta F.
Kun jäätelöä valmistetaan, kerma asetetaan kapseliin ja pyöritetään jäähauteessa. Jos jäähauteeseen ei lisätä suolaa, alin lämpötila, jonka se voi saavuttaa, on 32 astetta F. Vaikka kerma voi jäätyä tässä lämpötilassa, se voi tehdä sen nopeammin matalassa lämpötilassa. Kun suolaa lisätään jäähauteeseen (yleensä kivisuolaa jäätelön valmistuksessa), se joutuu kosketukseen sulavan jään pinnalla olevan ohuen vesikerroksen kanssa. Suola liukenee ja vedestä tulee suolaista. Tällä suolavedellä on alhaisempi jäätymispiste, joten jäähauteen lämpötila voi muuttua vielä kylmemmäksi, jolloin jäätelö jäätyy nopeammin.
Suolan käyttö sulattaa jäätä
Veden jäätymispisteen alentamisen suolaperiaatetta käytetään usein teiden pitämiseksi talvella turvallisina. Lumi- ja jäätapahtumien aikana kuorma-autot levittävät ohut kerros suolaa tielle. Tämä aiheuttaa sen, että lumi ja jää sulavat iskuihin sen sijaan, että ne jäätyisivät ja tekevät teistä pikemminkin märkä kuin jäisen ja vaarallisen. Kuitenkin, että kylmä vesi voi muuttua ennen jäätymistä, on rajoitettu; erittäin kylmissä lämpötiloissa hiekan levittäminen teille kitkan lisäämiseksi on hyödyllisempää kuin suolan levittäminen. Muita suolatyyppejä kuin natriumkloridia voidaan käyttää kylmemmissä lämpötiloissa. Esimerkiksi kalsiumkloridi ja magnesiumkloridi voivat sulattaa jäätä matalissa lämpötiloissa. Jotkut näistä yhdisteistä voivat kuitenkin olla haitallisia ympäristölle, ja niitä käytetään vain satunnaisesti.
Jäämurskauksen vaikutukset
Murskatun jään käyttäminen suolan kanssa antaa suuremman pinta-alan, johon suola voidaan liuottaa, mikä johtaa nopeampaan sulamiseen. Jos käytät esimerkiksi enemmän murskattua jäätä esimerkiksi jäätelökoneessa, se on tehokkaampaa kuin vähemmän isojen kuutioiden käyttö.
Kiehuva suolavesi
Vaikka suola alentaa veden jäätymispistettä, se ei alenna kiehumispistettä. Itse asiassa suolainen vesi kiehuu korkeammassa lämpötilassa kuin ei-suolainen vesi. Jälleen suolan lisääminen veteen ei alenna lämpötilaa.