Změny skupenství – solení ledu

15. 5. 2024

NTC ZČU v Plzni

Klasický pokus na téma skupenských přeměn.

Autoři:

Ján Šikula,
Jan Šroub,
Vladislav Lang,
NTC ZČU v Plzni

Aktivity:

Do misky vložíme pár kostek ledu a osolíme je. Žáci během experimentu pozorují změnu teploty ledu. Jejich úkolem je naměřit počáteční a konečnou teplotu povrchu, vhodné je využít plošnou analýzu se zobrazením polohy a hodnoty minima.

Otázka:

Solení namrzlých silnic můžeme pozorovat každou zimu. Ale jak a proč vlastně sůl způsobí roztátí ledu? Co se stane s ledem, pokud ho osolíme? Zvyšuje se nebo se snižuje teplota na jeho povrchu a proč?

Řešení:

Každá látka se vyznačuje řadou fyzikálních charakteristik. Jednou z nich je i teplota tání. Teplota tání je teplota, při níž krystalická pevná látka přechází ze skupenství pevného do skupenství kapalného. Pro roztání ledu na silnicích je nutné, aby okolní teplota byla rovná nebo vyšší, než je teplota jeho tání, která je rovna 0 °C.

Chceme-li, aby led roztál i při teplotě nižší využijeme sůl. Směs soli a ledu má totiž mnohem nižší teplotu tání, a to až -21 °C (konkrétní hodnota záleží na koncentraci soli; pro teplotu -21 °C se uvádí 23% hmotnostní koncentrace soli). Tím je zodpovězena jen část pozorovaného experimentu, a to proč při teplotě nižší než 0 °C pozorujeme kapalinu. Proč ale pozorujeme výrazné snížení teploty směsi ledu, vody a soli?

Jak pro rozpouštění soli (rozpouštěcí teplo), tak pro tání (fázová přeměna – skupenské teplo tání) ledu je potřeba teplo. To se získává ze směsi samotné, což vede ke snižování její teploty, která může klesnout až na hodnotu výše uváděných –21 °C .

Něco navíc:

Příklady teploty tání:

vode (led)	0 °C
sůl	801 °C
ethanol	−115
cín	232 °C

Příklad z praxe:

Solení silnic
Výroba domácí zmrzliny: Chladící stroj si vyrobíme pomocí dvou misek: větší a menší. Do větší misky dáme dostatečné množství ledové tříště a zasypeme ji solí. Teplota směsi by měla klesnout až na -15 °C. V menší misce pak připravujeme zmrzlinu.

Pokus je součástí publikace Základní sada pokusů

Tento pokus je zahrnut v publikaci Základní sada pokusů, v níž naleznete základní aktivity, jež provádíme na prezenčních školeních a na workshopech pro učitele.

O publikaci

Tento pokus je součástí sbírky: