אם לחומר לחץ אדים נמוך יחסית לנוזל כלשהו, אזי המסתו בנוזל זה תפחית את לחץ האדים של התמיסה, ביחס לנוזל הטהור, משמע יש לחמם התמיסה יותר מהנוזל הטהור בכדי לאדותה. חשבו על פני השטח של התמיסה – מספר המולקולות של הממס (הנוזל) ליחידת שטח קטן יותר בתמיסה (הכוללת את המומס) לעומת מספרן ליחידת שטח בנוזל הטהור, קרי פני השטח "מדוללים", מה שמפחית את קצב "איבוד" מולקולות לאוויר מעל התמיסה, ומכאן – נדרשת טמפרטורה גבוהה יותר להרתיח המים בתמיסה. להזכירכם, בנקודת הרתיחה קיים שיווי משקל בין מספר מולקלות המים המתאדות לבין מספר מולקולות המים המתעבות (=הופכות לנוזל) על-כן מלח מעלה את טמפרטורת הרתיחה של מים.
באורח דומה, אם נחשוב על תהליך הקפאון, נזכור כי בנקודת הקיפאון ישנו שיווי-משקל בין קרח למים נוזליים, קרי אותו מספר מולקולות מים מתמצק ומתנזל. כמות מולקולות המים ה"זמינות" לקפוא על משטח הקרח קטנה יותר, ככל שיש יותר מלח המומס במים, על-כן בטמפרטורת הקפאון (של מים מזוקקים - 0°C) שיווי-משקל זה יופר יותר ויותר, והשגתו תתרחש בטמפרטורה נמוכה יותר ויותר (עד להגעה לרוויה של כמות המלח שניתן להמיס במים).


ערימה של...מלח

בתופעה זו נעשה שימוש במצב אוויר קר, כאשר מפזרים מלח גס על הדרכים - המלח מתמוסס במים הקופאים על משטח הדרך, מפחית את טמפרטורת קפיאתם ובכך גורר "דרישה" לטמפרטורה נמוכה יותר בכדי שהמים יהפכו לקרח על הדרכים.
אגב, מדוע דווקא מלח? ובכן גם חומרים אחרים יכולים להשיג אותה תופעה (!), אך המלח זול וזמין. תארו לכם שהיו מפזרים סוכר על הכבישים?

מאת:ד"ר לירן שימשי
המחלקה לפיזיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

42 תגובות

  • שחר קשפיץ

    קרחומים

    שלום רב,
    האם יש חומר זמין שניתן בעזרתו להכין קרחומים ביתיים, כאלו שישמרו על טמפרטורה נמוכה למשך זמן רב יותר?
    בתודה מראש,
    שחר

  • אביב

    התייעצות מומחה עבודת חקר

    לכבוד אבי סאייג אבי שלום,
    אנו תלמידי יב' מגמת כימיה עובדים על עבודת חקר שחלק מין העבודה אנו מתבקשים להעזר במומחה
    אשמח אם תוכל להקדיש מזמנך ולענות על 2 שאלות
    הניסוי שלנו עוסק על השפעת מסיסות מלחים על טמפ' המים.
    1. האם בנקודה הרוויה של תמיסה (מים ומגנזיום כלוריד לדוגמה MgCl2) אכן נקבל שינוי טמפרטורה מקסימלית? ומדוע
    2. האם לאחר נקודת הרוויה, כאשר נוצר משקע של המגנזיום כלוריד, הטמפרטורה תתחיל לרדת מההפרש טמפ' המקסימלי? ומדוע? תודה מראש ואשמח אם תוכל לענות בהקדם,
    אביב איטר תלמיד יב רמות ים

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תשובות

    שלום אביב ושאר תלמידי יב' :-)
    בשמחה אענה:
    1. זה תלוי: אי אפשר לענות ללא ניסוי. התופעה של עליית נקודת הרתיחה של מים (או כל ממס אחר) בהוספת מומס לא נדיף היא חלק מתכונות שנקראת תופעות קוליגטיביות, שתלויות רק במספר החלקיקים המומסים:
    https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%AA%D7%9B%D7%95%D7%A0%D7%95%D7%AA_%D7%A...
    ספציפית, עליית טמפרטורת הרתיחה הולכת לפי הנוסחה:
    ΔTb = Kb · bB
    כאשר דלתא-טי זה עליית טמפרטורת הרתיחה,
    Kb-זה קבוע שתמיד חיובי, שתלוי בסוג המומס.
    bB-זה בעצם הריכוז (או , לייתר דיוק גודל שתלוי בריכוז החלקיקים החופשיים, 'מולליות').
    לפי המשוואה הזו, ככל שהריכוז גדל גדל העליה בנקודת הרתיחה גדולה יותר. כלומר בריכוז מקסימלי תהייה עלייה מקסימלית בנקודת הרתיחה.
    אבל -
    המשוואה נכונה רק לריכוזים נמוכים, בריכוזים גבוהים יכולים להיווצר צמדי חלקיקים (נגיד שקטיון נצמד לאניון) ואז מספר החלקיקים יורד, המולליות יורדת, ואז טמפרטורת הרתיחה יכולה אפילו לרדת.
    להרחבה ראו כאן:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Boiling-point_elevation
    At high concentrations, the above formula is less precise due to nonideality of the solution. If the solute is also volatile, one of the key assumptions used in deriving the formula is not true, since it derived for solutions of non-volatile solutes in a volatile solvent. In the case of volatile solutes it is more relevant to talk of a mixture of volatile compounds and the effect of the solute on the boiling point must be determined from the phase diagram of the mixture. In such cases, the mixture can sometimes have a boiling point that is lower than either of the pure components; a mixture with a minimum boiling point is a type of azeotrope.

    אם כי המקרים הללו נדירים יחסית. באינטואיציה שלי זה לא יקרה עם מגנזיום כלורי. אבל אינטואיציה זה לא מדע. אתם צריכים לבדוק בניסוי כדי לדעת.

    2. זה בטוח לא, כי מה שחשוב זה הריכוז של החלקיקים, והריכוז שלהם בתוך המים ישאר קבוע. אם משקע נוצר כאשר מים מתאדים, כלומר כמות המים וכמות המומס יורדים, אבל הריכוז נשאר קבוע בנקודת הריוויון - וכך גם טמפ' הרתיחה.

    בהצלחה בניסויים

    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אילנה

    קרח "מתאדה"

    אני מבחינה בתופעה זו כבר זמן רב, שלאחר שהקפאתי מי ברז במקפיא ביתי, כעבור חודש חודשיים נפח הקרח יורד. וככל שעובר הזמן נפחו יודר ויורד עד להיעלמותו. האם אכן זה הגיוני שהקרח מתאדה? או שיש הסבר הגיוני אחר שיוכל להסביר את התופעה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא מתאדה - ממריא

    כן זה אפשרי בהחלט. לתופעה של מעבר ממצב צבירה מוצק לגז קוראים המראה. המקפיא שלך מכיל אוויר מאוד יבש - שמעודד את התופעה.
    אידוי והמראה מתרחשים כל הזמן - בדיוק בגלל זה את יכולה ליבש כביסה על חבל באוויר הפתוח, המים מתאדים אפילו שהטמפרטורה היא רק 20 מעלות, ולא 100. כך גם לגבי קרח - יכול להמריא אפילו בטמפרטורות נמוכות מאוד, בייחוד באוויר יבש מאוד (כמו שאוויר יבש גם מקל על ייבוש כביסה).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • איתמר

    במספר ניסויים שערכתי מי ברז החלו לרתוח בפחות מ-100 מעלות - מדוע?

    במספר חזרות על הניסוי, מי ברז החלו לרתוח כבר בסביבות 91-92 מעלות, והטמפרטורה נשארה יציבה, מה שמעיד שהם אכן היו בתהליך רתיחה. הטמפ' נמדדה גם באמצעות מד טמפרטורה וגם באמצעות חיישן אלקטרוני. מה יכול לגרום לכך?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    ארבע אפשרויות

    1. מדי הטמפרטורה שלך לא מדוייקים, למעשה, תוכל לכייל אותם באמצעות הרתחת מים מזוקקים בגובה פני הים (ראה להלן). נקודת הרתיחה הזו כל-כך קבועה שזאת למעשה שיטה לבדוק אמינות של מדי טמפרטורה (ולא ההפך! כלומר מדי טמפרטורה לא אמינים מספיק כדי לבדוק את המים).
    2. טמפרטורת הרתיחה תלוייה בלחץ האוויר החיצוני, אולי באותו יום היה שקע ברומטרי, ו/או אתה במקום גבוה מעל פני הים. רק בלחץ של אטמוספירה אחת, שמצוי בגובה פני הים, המים רותחים ב100 מעלות, במקומות גבוהים יותר, כמו ירושלים, המים ירתחו קודם. ראה כאן טבלה:
    http://www.engineeringtoolbox.com/boiling-points-water-altitude-d_1344.html ירושלים למשל נמצאת בגובה של כ 850 מטרים מעל פני הים, כלומר בירושלים המים רותחים ב 97 מעלות.
    3. מה שאתה רואה זה לא רתיחה, אלא סתם יציאה של גזים (מהאוויר) שמומסים במים – ורק נראית כמו רתיחה. במים נמסים עד כדי נפח אחד של חמצן וחנקן. אולי אתה צריך להמשיך עוד בחימום ולראות האם אין עלייה נוספת בטמפרטורה אחרי שהגזים יסיימו לצאת. לחלופין, להרתיח כמה דקות, לשפוך לבקבוק ולפקוק (כדי למנוע כניסה והמסת גזים נוספת) ואז להרתיח שוב.
    4. שילוב של כמה סעיפים או כולם (למשל זה גם יציאה של אוויר, אתה גם במקום גבוה, וגם מדי הטמפרטורה שלך מזייפים במעלה-שתיים).
    אם תמשיך בחקר ותזהה הסיבה בוודאות – אשמח אם תעדכן בתוצאות.
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • איתמר קידן

    תודה רבה. זה יכול להיות נושא

    תודה רבה. זה יכול להיות נושא מעניין לחקר עם התלמידים....

  • הילה עמיצור

    רתיחה של מיצים מסוכרים ומיצים מוגזים

    שלום וברכה,
    רציתי לדעת כיצד משפיע סוכר במשקים על זמן הרתיחה?
    כמו כן, כיצד משפיע פחמן דו חמצני על זמן הרתיחה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    הזמן

    הזמן תלוי בעוצמת האש / האנרגיה שאת מספקת למים, ולא במומסים שבהים.
    תחממי באש קטנה - זמן הרתיחה יהיה ארוך
    תחממי באש גבוהה - זמן הרתיחה יהיה קצר.

  • הלל רוטמן

    רתיחה

    כיצד מלח משפיע על רתיחת המים?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    זה כתוב בכותרת הכתבה...

    זה כתוב בכותרת הכתבה...

  • הילה

    ים המלח בארץ

    רציתי לדעת האם תאורטית ים המלח יכול לקפוא ואם כן באיזו טמפרטורה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    יכול לקפוא

    גם תמיסת מלח מרוכזת יכולה לקפוא. תמיסת מלח בישול רוויה קופאת בטמפרטורה של מינוס 21 מעלות צלזיוס. ים המלח מכיל מלחים נוספים בנוסף למלח הבישול כך שסביר שטמפ' הקיפאון שלו תהייה עוד מעט נמוכה יותר, אבל לא בהרבה מטמפ' זו (סביב מינוס 20 מעלות). ראי כאן טבלה של השפעת הריכוז של המלחים על טמפרטורת הקיפאון:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Brine

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • יוסי יצחק

    מלח מומס ותהליך אולטראפילטרציה

    היי אבי, האם ניתן לסלק מלחים וניטראטים בתהליך אולטראפילטרציה ?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    בוודאי

    אולטרפילטרציה הוא תהליך דומה באופן עקרוני לתהליך של אוסמוזה הפוכה, ותהליך זה בהחלט מסלק מלחים וניטראטים (יכול ממש להגיע לרמה הקרובה למים מזוקקים).
    עוד על אוסמוזה:
    http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/chemistry/%D7%9E%D7%94-%...
    ועל אוסמוזה הפוכה:
    http://davidson.weizmann.ac.il/online/maagarmada/chemistry/%D7%90%D7%95%...
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • יאיר שפי

    מי הים כמפרקי קרחונים

    אתמול הסתיימה ועידת האקלים בפריז. החליטו שם, שהפד''ח אשם באפקט החממה, שגורם להתחממות נוספת של כדה''א ולהתמסמסות הקרחונים ולצרות שייגרמו בעולם מעליית פני הים.
    האם לא יתכן שהמגע של מי הים המלוחים עם שטח הפנים של הקרחונים הוא גורם יותר משמעותי להתמסמסות גדולה של הקרחונים?

  • אייס

    נוזל שמתקרר "הכי מהר"

    שלום,
    האם יש נוזל "שמתקרר" יותר מהר ממים ? בברכה
    אייס

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    כמעט כל נוזל אחר

    <p dir="RTL">
    השאלה שלך קצת לא קשורה לשאלה הראשית, אלא לתכונה אחרת של חומרים שנקראת <a href="http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/physics/%D7%9E%D7%94%D7%... target="_blank">קיבול חום</a> &ndash; ראה בפירוט בקישור. הגודל הזה מודד כמה אנרגיה צריך להשקיע כדי להעלות את הטמפרטורה של חומר (או כמה אנרגיה צריך לגזול מחומר כדי להוריד לו את הטמפרטורה). <a href="http://davidson.weizmann.ac.il/online/askexpert/physics/%D7%9E%D7%94%D7%...מים הם אחד החומרים בעלי קיבול חום הגבוה ביותר</a>, כלומר הכי קשה לקרר ולחמם אותם, וכמעט כל נוזל אחר, שתשים במקרר, למשל &ndash; יתקררו מהר יותר ממים.</p>
    <p dir="RTL">
    בברכה<br />
    ד&quot;ר אבי סאייג<br />
    מכון דוידסון לחינוך מדעי<br />
    מכון ויצמן למדע</p>

  • דניאל

    שאלה - מים מזוקקים

    האם יש הבדל בין מי ברז למים מזוקקים בהקשר של טמפרטורת קיפאון ?
    תודה!

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    כן

    בגלל שמי הברז מכילים קצת מלחים מומסים בתוכם, טמפרטורת הקיפאון שלהם תהייה מעט מתחת לאפס מעלות (הטמפ' המדוייקת עצמה תלוייה בהרכב מי הברז)

  • shmulikhazin

    אני חושש שאתם דיי טועים

    אחוז גבוהה של מלח פחות יתאדות
    ככה זה הולך חוקי פיזיקה

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןרן טבעוני

    אין שום סתירה בין טענתך לשאר הטענות

    שלום,
    נוזל רותח כאשר לחץ האדים שלו שווה ללחץ הסביבה. כאשר ממיסים מלח בתוך מים לחץ האדים של התמיסה יורד ביחס ללחץ האדים של מים טהורים ולכן רק נדרשת טמפ' גבוהה יותר על-מנת להגיע ללחץ האדים שיהיה זהה ללחץ הסביבה. לכן, טמפ' הרתיחה של תמיסת מלח גבוהה יותר משל מים טהורים. באותו אופן הוספת מלח למים מורידה את טמפ' הקיפאון מכיוון שהתמצקות המים גורמת להם "לעזוב" את המולקולות המומסות שאינן קופאות בטמפ' זו. תהליך זה איננו מועדף מבחינת האנתרופיה של המערכת ולכן נדרש להוריד עוד את הטמפ' על מנת שהתהליך יצא לפועל. למעשה טענתך שמים פחות מתאדים בנוכחות מלח היא נכונה ואינה סותרת את העובדה שטמפ' הקפאון יורדת.

  • שאבי

    למה לחץ האדים של התמיסה יורד כאשר מוסיפים מלח?

    גם בהוספת סוכר לחץ האדים יורד ביחס למים טהורים?

  • ברק

    שאלה

    שלום. . באיזה טמפ מים הופכים לקרח ?. . . במליחות שנמצאת באוקינוסים ?. . . . תודה . . . חג שמח

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    קיפאון מי האוקיינוסים

    שלום – בשל המלחים במים, מי האוקיינוסים קופאים בטמפרטורה של כמינוס 2 מעלות צלזיוס, כאשר ה'שיא' העולמי נמדד בשנת 2010 – בזרם מים מתחת אנטרטיקה שעדיין היה נוזלי בטמפרטורה של 2.6 מעלות מתחת לאפס.

    חשוב לציין שכאשר מי האוקיינוס קופאים – הם לרוב קופאים בצורה איטית כגבישי קרח של מים טהורים (לא מי מלח), ולכן למשל אפשר לשתות מים שהופשרו מקרחון.

    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אבי

    נקודת הרתיחה של תמיסת מי מלח

    מהי טמפרטורת הרתיחה של תמיסת מי מלח רוויה?
    אשמח לתשובה, תודה מראש.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאיתן אוקסנברג

    תמיסת מי מלח

    שלום אבי,

    תמיסת מי מלח רותחת בכ-108 מעלות צלסיוס.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    נקודת רתיחה של תמיסת מלח בישול רוויה

    אני מניח שהתכוונת לתמיסת מלח בישול (NaCl) -
    טמפרטורת הרתיחה של תמיסה רוויה של מלח בישול היא 108.7 מעלות צלזיוס.
    (ראה כאן ויקיפדיה באנגלית)

    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • חגית

    מלח וקרח

    עשיתי ניסוי שבו הכנסתי קרח כתוש ומלח לתוך כוס. בכל כוס שיניתי את כמות המלח. לתוך הקרח והמלח הכנסתי מבחנה המכילה כמות קטנה של מים נוזליים.
    תוצאות הניסוי היו שהכוס שהכילה את כמות המלח הגדולה ביותר , המים שבמבנה קפאו הכי מהר.
    מהי הסיבה לכך.
    האם יש גבול מסויים של כמות מלח שיותר ממנה כבר לא תיהיה השפעה על זמן הקפיאה.

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    הסיבה וגבול

    היי חגית

    הסיבה לקפיאה מהירה יותר של המבחנה, כאשר יש מלח בנוסף לקרח הכתוש היא כפולה:
    1. כפי שמוסבר בכתבה למעלה, המלח מוריד את נקודת הקיפאון של המים, כך שכאשר יש תערובת של קרח כתוש + מלח, היא מהר מאוד הופכת למים מלוחים בטמפרטורה נמוכה מאפס מעלות, כיוון ששטח המגע של מים עם המבחנה הוא גדול בהרבה משטח המגע של סתם קרח (כי המים מקיפים ונוגעים בכל שטח המבחנה, בניגוד לקרח כתוש שנוגע בה רק בנקודות בודדות) המים בתוך המבחינה יקפאו מהר יותר.

    2. בזמן תהליך המסה של מלח בישול במים ישנה קליטה של אנרגיה מהסביבה (המים מתקררים עוד יותר), כלומר המלח צריך 'לגנוב' אנרגיה מהסביבה כשהוא מתמוסס – ובמקרה הזה הוא לוקח את האנרגיה מהמבחנה עם המים שלידו, ובכך מאיץ את קירורם.

    כמובן שיש גבול לתהליך – אני מניח שהגבול הוא בסביבות 30% משקלי מלח (בהשוואה לקרח), שזה ריכוז הקרח ליצירת תמיסה רוויה של מי-מלח, מעל ריכוז זה (בערך) מלח לא נמס יותר במים, ולכן סביר שלא ישפיע יותר על התהליך. אבל את מוזמנת לבדוק ולדווח לנו את תוצאות הניסוי.

    (יכול להיות שההשפעה תיעצר עוד קודם ל-30% משקלי מלח, כי המלח שבו את משתמשת חם בהשוואה למים, כך שיש להוספת כמות גדולה ממנו גם אפקט הפוך, של חימום כל המתקן, כדי לדעת בוודאות צריך לנסות...).

    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • לוריא

    השפעת חומר מומס בנוזל על נקודת ההתכה/קפאון שלו

    אלו תופעות נוספות נובעות מאותו רעיון? אשמח לקבל מידע על תופעות מחיי יומיום או מהתעשייה שניתן להסביר אותן בעזרת אותו רעיון?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תופעות נוספות קשורות

    תופעות הקשורות ליחס בין חלקיקי מומס לממס בתוך תמיסה נקראות תופעות קוליגטיביות (ראה ערך בויקיפדיה באנגלית בקישור).

    והן ארבע תופעות:

    1.     הורדת טמפרטורת הקיפאון.

    2.     העלאת טמפרטורת הרתיחה.

    3.     הורדת לחץ האדים של התמיסה – גם בטמפ' נמוכות יותר מנקודת הרתיחה נוזלים מתאדים (בזכות זה אנחנו יכולים ליבש כביסה על החבל בטמפ' החדר), ואם יש בנוזלים מומסים, מידת ההתאדות הזאת יורדת.

    4.     תופעת האוסמוזה – מעבר מולקולות ממס דרך קרום בררני (שהוא סנן ברמה המולקולרית) מתמיסה לא מרוכזת אל מרוגכת. להרחבה ראה כאן על אוסמוזה.

    בנוסף – מבחינה מסויימת הקשורה לתופעה 1, יש תופעה שנתקלים בה בחיי יום יום – שלמים שנמצאים בראש בקבוק קפוא יש טעם מלוח.

    בברכה,

    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • עידן צדיקי

    הקשר ההתאדות לבין התמיסה

    עוד לא הבנתי מה הקשר בין התמיסה לבין התאדות הנוזל לגז

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    הסבר נוסף - בקצרה

    מדובר כאן על תמיסה של מלח שמומס בתוך מים, כלומר מי-מלח. המים הם הנוזל שצריך להתאדות ולהפוך לגז. כאשר מלח מומס במים הוא בעצם 'מפריע' למולקולת המים להתאדות, תופס להם מקום בפני השטח, ולכן צריך להעלות את המים לטמפרטורה יותר גבוהה מכרגיל כדי לאדות אותם.
    בברכה,
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • שירלי

    נק' רתיחה וקפאון של תמיסת מלח

    שלום רב,
    אני מנסה להבין את הדברים מנקודת מבט אחרת ושואלת אם היא משלימה את התמונה, נכונה בכלל או שגוייה.
    בנוגע לנקודת רתיחה של תמיסת מלח. במצב זה חלק מהמים מקיפים יוני מלח (מיום) ולכן דרושה אנרגיה לניתוק המשיכה החשמלית בין מולקולות המים והמומס לפני שהמים יהיו "חופשיים" להתנתק מהתמיסה ולהתאדות מפני השטח. - האם זה מסביר את התופעה?

    בנוגע להנמכת טמפרטורת הקפאון: ידוע המים קופאים ללא המלחים שבהם (קרח אינו מלוח וזו לכן גם שיטת התפלה). האם המלח לא מפריע למים לההסתדר כדי לקפוא (להוריד את אי הסדר) דבר שידרוש הורדת אנרגיה חזקה יותר מהתמיסה כדי לקפוא?

    ובנוגע להסבר המוצע כאן, האם שווי המשקל משמעותו שיש אותו מספר מולקולות בשני מצבי הצבירה? שווי משקל יכול להיות מוטה לכוון אחד, לא כן?
    תודה על ההזדמנות לשאול ולדסקס מדע
    שירלי

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    נקודת מבט יפה

    היי 

    היי שירלי, נקודות המבט שאת מעלה – יפות, אבל הניסויים מראים אחרת. כלומר – לפי הניסויים, עלייה בנקודת הרתיחה ו/או ירידה בנקודת הקיפאון היא לפי משוואה בסגנון:
    ΔTF= KF · b · i

    כאשר K  הוא קבוע התלוי בממס, bהוא הריכוז ו-iהוא מספר החלקיקים שהמומס מתפרק אליהם בעת ההמסה.

    בכל אופן – שימי לב שאין במשוואה הזו כל גורם התלוי באופי המומס עצמו. אם נקודת המבט שלך הייתה נכונה, אזי עבור מומסים שיוצרים כוחות משיכה שונים עם הממס (=אנרגיית מיום שונות) – הייתה השפעה אחרת על נקודת הרתיחה וזה היה צריך לבוא לידי ביטוי במשוואה. אבל במציאות כל החומרים פועלים באופן זהה לשינוי הטמפרטורה (כלומר NaOHשיוצר קשרי מימן חזקים במים, מעלה את נקודת הרתיחה בדיוק כמו NaClשלא יוצר קשרים כאלה, כלומר לא מדובר בניתוק קשרים כימיים שמעלה נקודת הרתיחה) – והתיאור הפשוט, המדבר על הפרעה פיזית ומופיע בכתבה – הוא הנכון, כי רואים שיש קשר ישיר בין העליה בריכוז שזאת העליה בהפרעה – לעליה בטמפרטורה. תופעות אלה ועוד תופעות דומות (כמו תופעה של לחץ אוסמוטי) מכונות תופעות קוליגטיביות, והמאפיין של כולן הוא שהן תלויות אך ורק בריכוז, ולא באופי הממס.

    ומתי בכל זאת את צודקת?
    בריכוזים מאוד גבוהים של מומס, ובייחוד בתהליך קיפאון - אזי המשוואה מסתבכת:


    ואז כבר יש תלות במומס –ואז גם נקודת המבט שאת העלית נהפכת נכונה.

    לגבי מצב שיווי משקל ששאלת עליו – אין הכוונה לאותו מספר מולקולות באותו צד, אלא לקצב זהה של מולקולות שעוברות מצד אחד לצד שני. כלומר עבור מי קרח, הנמצאים במצב שיווי משקל (שזה בדיוק באפס מעלות) קצב הקיפאון של מולקולות מים נוזליים לקרח שווה לקצב ההפשרה של קרח למים נוזליים.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • ירון

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

  • אורטל

    קירור יעיל יותר

    האם כדאי אם כך לשים מלח בתוך צידנית מלאה קרח ומים קרים על מנת שהטמפרטורה תשאר נמוכה יותר לאורך זמן ונמוכה יותר בכלל?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא ממש

    אם יש כבר מים וקרח – לא כדאי, המסה של מלח במים אומנם דורשת אנרגיה, כלומר תקרר מעט את המים, אבל לא בצורה משמעותית.
    הזמן שבו ישמר תוכן הצידנית קרה תלוי במידת הבידוד שלה, ובטמפרטורה החיצונית, והוספת מלח לא תעזור לזה.
    ישנו מצב אחד שבו הוספת מלח תעזור – אם תשימי בציידנית רק קרח בתוספת מלח, ובלי תוספת מים בכלל. המלח עצמו יגרום להתמוססות חלק מהקרח ותווצר לך תמיסה קרה ביותר של מים עם קרח, אפילו מתחת אפס מעלות.
    כשאת מוסיפה מים לקרח – את בעצם מחממת אותו, והוספת מלח יכולה לחסוך את השלב הזה.
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • נדיב

    טמפ' המים בים הארקטי

    לפני זמן מה שמעתי הרצאה של בחור שבחר לשחות קילומטר במי הקוטב הצפוני. הוא סיפר שטמפ' המים מגיעה למינוס 1.7 מעלות צלזיוס. שאלתי היא מה גורם למי הים באזור זה לא לקפוא (מליחות הים? זרמים?)
    תודה..
    נדיב