Bagaimana garam menurunkan titik beku air?

Saat musim dingin tiba, Anda mungkin pernah mengamati departemen jalan raya menyebarkan garam di jalan untuk mencairkan es.

Dan contoh sederhana yang lebih baik di mana Anda akan mengamati kondisi seperti ini adalah di rumah kita. Saat kita membuat es krim di rumah, kita akan menggunakan garam sebagai salah satu bahan untuk menurunkan suhu.

Dalam skenario di atas, kita menggunakan garam.

Tapi apakah Anda tahu alasan di baliknya?

Mengapa kita melakukan itu?

Mengapa garam menurunkan titik beku air?

Bagaimana garam menurunkan titik beku air?

Saat Anda membuat es krim, suhu di sekitar campuran es krim harus lebih rendah dari 32 F jika Anda ingin campuran membeku. Garam yang dicampur dengan es menghasilkan air garam yang memiliki suhu lebih rendah dari 32 F. Saat Anda menambahkan garam ke air es, Anda menurunkan suhu leleh es ke 0 F atau lebih. Air asinnya sangat dingin sehingga dengan mudah membekukan campuran es krim.

Tetapi bagaimana dengan tempat-tempat seperti Antartika, Greenland, dan Kanada, air tawar di udara membeku menjadi salju dan jatuh ke daratan tanpa musim leleh untuk menyingkirkannya. Seiring waktu, salju ini menumpuk dan memadat menjadi gletser.

Titik beku khas air tawar adalah 0° Celcius [32° Fahrenheit]. Umumnya, molekul air terdiri dari hidrogen dan molekul air dan mereka telah terikat bersama menjadi struktur kristal es. Akhirnya, molekul-molekul bergerak sangat lambat sehingga mereka tidak dapat lagi melepaskan diri dari gaya tarik antarmolekul antara molekul-molekul air. Sebagai hasil dari gaya-gaya ini, kisi molekul air terbentuk dan air menjadi es.

Selama perubahan fase ini, molekul air masuk dan keluar padatan dengan laju yang sama. Garam mengganggu keseimbangan ini hanya dengan hadir. Dengan penambahan garam, lebih sedikit molekul air yang ada pada antarmuka antara cair dan padat. Dengan kata lain, partikel garam menghalangi molekul air untuk masuk kembali ke fase padat, sehingga lebih banyak molekul air yang keluar dan lebih sedikit yang memasuki padatan.

Ketika suhu semakin rendah, molekul air keluar fase padat akan melambat lebih jauh dan laju akhirnya akan menyamai laju di mana molekul air dapat menemukan padatan dengan adanya garam. Ketika laju air meninggalkan padatan menyeimbangkan laju masuknya molekul air, titik beku baru (lebih rendah) terbentuk.

Rata-rata, air laut di lautan dunia memiliki salinitas sekitar 3,5 persen (35 g/L, atau 0,600 M). Dengan kata lain, setiap kilogram air laut mengandung sekitar 35 gram (1,2 oz) garam terlarut—terutama natrium (Na ⁺ ) dan klorida (Cl ^- ) ion yang ada. Sebagai hasil dari garam-garam ini, air laut lebih padat daripada air tawar dan air murni. Oleh karena itu titik beku air laut menurun seiring dengan meningkatnya konsentrasi garam.

Meskipun tingkat keasinan air laut bervariasi, hal ini menurunkan titik beku air laut menjadi sekitar -1,8°C atau 28,8°F. Jadi air laut akan membeku.

Faktor lain yang mempengaruhi pembekuan air laut adalah arus lautnya. Arus laut dapat digambarkan sebagai konveksi termal yang bergabung untuk menciptakan aliran air laut dalam skala besar. Gerakan konstan air laut ini membantu menjaga molekul air agar tidak membeku menjadi kristal es yang agak stasioner. Akibatnya, hanya daerah yang sangat dingin, seperti Kutub Utara atau Kutub Selatan, biasanya cukup dingin untuk membekukan air laut.

Lebih penting lagi, arus laut terus menerus memompa air hangat dari khatulistiwa daerah ke daerah laut yang lebih dingin.

© Artikel WOC
Untuk menghubungi penulis, email:[email protected]