コンテンツ
家でアイスクリームを作ったことがあるか、塩で氷を溶かそうとしたことがある場合、ある時点で塩と氷の混合物で火傷した可能性が非常に高くなります。氷のように十分に冷たい物質は、皮膚に長時間触れたままにすると痛みを引き起こします。塩と氷を一緒に使用すると、まるで皮膚が火のように燃えているように見えるほどに氷結することがあります。
水相
水は、他の物質と同様に、固体、液体、気体の3つの相で存在します。気相の原子(蒸気と呼ばれる場合)は非常に高温であり、大量のエネルギーで移動します。沸点以下の温度では液体になります。蒸気よりも冷たくても、液体の水分子は十分なエネルギーをもって移動し、しっかりと結合するのを防ぎます。さらに温度が下がると、水は凍り、氷と呼ばれる固体になります。この状態では、分子はあまり移動せずにくっつき、水に硬さと形を与えます。
ソリューション
水が不純であるとき、物事は変わります。理由を理解するには、解決策について何かを理解する必要があります。溶液は、塩が水に溶けるのと同じように、液体に溶けている固体物質の化学用語です。アンドリューオルソン博士によると、水は2つの分子の末端に電荷を帯びているため、水は溶解に特に優れています。各水分子内のこれらの小さな電荷は、個々の溶質分子(つまり、水に溶解した固体の分子)を囲み、それらの間で分散する傾向があります。
凝固点降下
水は、溶質の各分子を覆うように広がる溶液であるため、他の分子と接触し続けることができる水分子はほとんどありません。溶質分子が邪魔になります。これにより、水は相変化などの変化を受けにくくなります。水溶液を凍結させるには、純水を凍結させるよりもクーラーが必要です。これは「凝固点降下」と呼ばれ、溶質を構成する材料に関係なく発生します。塩は水に溶けやすいため、純水よりも凝固点が低くなります。
氷と塩
氷が塩と接触すると、塩が溶解するとすぐに凝固点が下がります。これにより、氷は水に溶けます。これは、氷が冷たいので、純水が固体として存在するのに十分なほど冷たくないため、塩水が凍るほど冷たくないためです。しかし、塩を溶かして氷を溶かすにはエネルギーが必要です。
バーンズ
氷点降下の化学反応によって取られるエネルギーは、直接の環境に引き込まれます。氷と塩が皮膚に接触している場合は、すべての熱が皮膚から引き出されているため、凍るほどの低温になり、その過程で灼熱感を感じます。