Dois tipos de alterações, uma química e uma física, podem afetar o ponto de congelamento de uma substância. Você pode diminuir o ponto de congelamento de alguns líquidos misturando uma segunda substância solúvel neles; é assim que o sal da estrada evita que a água derretida volte a congelar em baixas temperaturas. A abordagem física, alterando a pressão, também pode diminuir o ponto de congelamento de um líquido; Também pode produzir formas sólidas incomuns de uma substância que não é vista à pressão atmosférica normal.
TL; DR (muito longo; não leu)
O anticongelante diminui o ponto de congelamento da água, mantendo líquido a baixas temperaturas. Tanto o açúcar quanto o sal também farão isso, embora em menor grau.
Quando as moléculas congelam
As forças elétricas entre as moléculas determinam as temperaturas nas quais uma substância congela e ferve; quanto mais fortes as forças, mais alta a temperatura. Muitos metais, por exemplo, estão presos por forças fortes; o ponto de fusão do ferro é de 1.535 graus Celsius (2.797 graus Fahrenheit). As forças entre as moléculas de água são consideravelmente mais fracas; a água congela a zero graus C (32 graus F). Misturas de solventes e variações de pressão reduzem as forças entre as moléculas, diminuindo o ponto de congelamento dos líquidos.
Misturando-o
Ao misturar um líquido com outra substância compatível, você reduz o ponto de congelamento do líquido. As substâncias devem ser compatíveis para garantir uma mistura completa; óleo e água, por exemplo, separam e não alteram o ponto de congelamento. Uma mistura de sal de mesa e água tem um ponto de congelamento mais baixo, assim como uma mistura de água e álcool. Os químicos podem prever a diferença de temperatura no ponto de congelamento aplicando uma fórmula que leva em consideração as quantidades da substância envolvida e uma constante associada à segunda substância. Por exemplo, se você calcular para água e cloreto de sódio e o resultado for -2, isso significa que o ponto de congelamento da mistura é 2 graus C (3,6 graus F) mais baixo do que para água pura.
Tirando a Pressão
Alterações na pressão podem aumentar ou diminuir o ponto de congelamento de uma substância. Geralmente, pressões inferiores a 1 atmosfera abaixam a temperatura na qual uma substância congela, mas para a água, uma pressão mais alta gera um ponto de congelamento mais baixo. A força de uma mudança de pressão figura nas forças moleculares já em jogo em uma substância. Para a água a baixas pressões, o vapor se transforma diretamente em gelo sem se tornar líquido.
Amazing Hot Ice
A água tem várias fases sólidas, cada uma observada em diferentes quantidades de pressão. O gelo padrão, que os cientistas chamam de "Gelo I", existe à pressão atmosférica e possui uma estrutura cristalina hexagonal característica. Em temperaturas abaixo de menos 80 graus C (menos 112 graus F), cristais de gelo cúbicos podem se formar a partir de vapor a 1 atmosfera de pressão. Em altas pressões, tipos exóticos de gelo se formam; os cientistas os identificam como Gelo II a Gelo XV. Essas formas de gelo podem permanecer sólidas a temperaturas superiores a 100 graus C (212 graus F) - o ponto de ebulição da água em uma atmosfera de pressão.
