Mettere una tazza contenente acqua pura accanto a una contenente acqua salata e abbassare gradualmente la temperatura ambiente. A circa 0 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit) l'acqua pura si ghiaccia e si congela gradualmente mentre l'acqua salata rimane liquida. A una certa temperatura al di sotto di quella in cui l'acqua dolce si è congelata, anche l'acqua salata si congelerebbe. La differenza di temperatura effettiva dipende dalla concentrazione di sale. La ragione per cui ciò accade ha a che fare con la presenza di ioni di sale nell'acqua. Interferiscono fisicamente alla tendenza delle molecole d'acqua ad allinearsi in una struttura cristallina.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

L'acqua salata ha un punto di congelamento inferiore a acqua pura. L'acqua sulla superficie del ghiaccio salato è più fredda, quindi il ghiaccio sembra più freddo del puro ghiaccio d'acqua.

Cosa succede quando l'acqua si congela?

Ogni molecola d'acqua è una combinazione di un ossigeno e due atomi di idrogeno disposti in un triangolo. Questa disposizione asimmetrica conferisce alla molecola una polarità: un lato ha una carica positiva netta mentre l'altro lato è negativo. A causa di questa polarità, le molecole sono attratte l'una dall'altra. Le molecole sono in costante movimento, tuttavia, vibrano e si muovono l'una intorno all'altra incessantemente. Quando si abbassa la temperatura, le molecole rallentano, e poiché hanno meno energia, iniziano ad attaccarsi l'una con l'altra. Al punto di congelamento, l'energia del movimento è così bassa che le molecole si fondono in una struttura solida.

Aggiungi un po 'di sale

Il cloruro di sodio (NaCl), o salgemma, consiste in un positivo ione di sodio caricato e uno ione cloro negativo legati insieme da un'attrazione elettrostatica in una struttura reticolare. Quando metti il ​​sale nell'acqua, le molecole d'acqua polari rompono la struttura e circondano i singoli ioni, che si disperdono in soluzione. Quando la temperatura scende, gli ioni interferiscono con la capacità delle molecole d'acqua di formare una struttura cristallina e la miscela non si trasformerà in un solido finché non si abbassa la temperatura sotto il punto di congelamento dell'acqua pura. Il nuovo punto di congelamento dipende dalla concentrazione di sale, ma il più basso possibile è -21,1 C (-5,98 F). Questo si verifica alla saturazione, quando non si dissolverà più sale.

Ghiaccio con un punto di congelamento inferiore Feels Colder

Se raccogli un cubo ghiacciato di acqua salata, potrebbe sembrare più freddo di un cubo di acqua pura. Ci sono un paio di ragioni per questo. Uno è che, per essere congelato, un cubetto di acqua salata deve essere a una temperatura inferiore rispetto a un cubetto di acqua pura.

L'altro motivo è che lo strato superficiale di acqua sul cubo è anche in una temperatura più bassa. Sulla superficie di ogni cubetto di ghiaccio, avviene un processo di scambio tra l'acqua negli stati liquido e solido. La presenza di sale nell'acqua abbassa il punto di equilibrio di questo scambio abbassando il punto di congelamento dell'acqua liquida. Di conseguenza, l'acqua che senti sulla superficie di un cubo di acqua salata è più fredda di quella su un cubo di acqua pura. Questa dinamica impedisce anche il congelamento dell'acqua che viene a contatto con il ghiaccio, motivo per cui il sale sembra sciogliere il ghiaccio.