dilluns, de desembre 01, 2008

Sal, gel i carreteres

Amb la neu han tornat a aparèixer els problemes a les carreteres, les màquines llevaneus funcionant i el repartiment de sal per desfer el gel que es forma i el perill que comporta. Les explicacions que es donen són d’allò més senzilles. La sal desfà el gel i la carretera deixa de ser perillosa. Però la manera com la sal desfà el gel sembla que és una mica més confosa. Hi ha qui creu que la sal cedeix calor al gel i per això es fon, però les coses no funcionen així.

L’aigua es congela, és a dir que passa d’estat líquid a sòlid, a zero graus centígrads. Això no és per casualitat sinó perquè quan van definir les escales de temperatura es va agafar el punt de temperatura de congelació de l’aigua com a punt zero graus, i el d’ebullició com a cent graus. La diferència la van dividir en cent fraccions i cada fracció es va denominar grau centígrad.

Però tot això s’aplica única i exclusivament a l’aigua pura. Perquè si l’aigua conté substàncies en dissolució, les temperatures a les que es congela o bull comencen a variar.

El que passa és que les molècules d’aigua líquida es van movent entre elles constantment, en un ball que ens marejaria moltíssim si el podéssim veure. Cada molècula d’aigua es comporta com un petit imant, ja que per un costat té una certa càrrega positiva, i per l’altre una certa càrrega negativa. Això fa que s’orientin apuntant els costats positiu contra els negatius, però l’atracció és prou feble com per, de seguida, mirar cap una altra molècula i immediatament després a una altra. En estat gasós, a més de cent graus, les molècules tenen tanta energia que ja ni interaccionen entre elles i per això passen a anar cada una pel seu compte.

Però en estat sòlid, aquest ball queda molt frenat. Les molècules es disposen de manera més o menys ordenada segons les càrregues i si no hi ha prou temperatura que les faci vibrar, les posicions es mantenen i l’aigua esdevé sòlida.

Ara bé. Si entre mig hi ha altres molècules que no siguin aigua, el que fan és bàsicament emprenyar. És el que passa amb la sal. Les interaccions que s’haurien d’establir entre les molècules d’aigua queden dificultades ja que els ions clor i sodi, que formen la sal, es posen per entremig i fan que no es formi l’estructura ordenada amb tanta facilitat. Una petita vibració tèrmica, que sense la sal seria insuficient per trencar l’estructura del gel, resulta que si que trenca les interaccions entre aigües, sodis i clors i per tant, la barreja resultat es manté líquida.

Al final el que passa és que tenim una aigua salada, molt freda, però en estat líquid. En teoria podria arribar-se a uns vint graus sota zero sense que es congelés. A la pràctica no s’arriba tant avall, però en una nit en la que la temperatura arriba a cinc sota zero afegir sal a la carretera pot evitar que es formin les temudes plaques de gel.

Normalment es fa servir sal normaleta, clorur sòdic, sense refinar ni purificar, ja que no és per al consum humà. En alguns indrets es fan servir altres sals que si que reaccionen amb l’aigua i generen una mica de calor, però no és gaire freqüent.

D’altra banda, també s’ha criticat que la sal afegida pot ser perjudicial per al medi ambient. Òbviament si se’n posés molt sovint si que tindríem problemes, però segurament els ecosistemes tenen prou capacitat d’absorció. En tot cas alguna cosa cal fer per mantenir les rutes lliures de gel, i altres alternatives segurament serien més contaminants.

I finalment, el detall que l’aigua salada arribi a uns quants graus sota zero sense congelar-se és útil quan vols refredar alguna beguda ràpidament. Si fiques un pot amb aigua salada dins el congelador pots aconseguir un líquid a cinc o sis sota zero, i qualsevol cervesa que posis dins es refredarà d’allò més de pressa!

13 comentaris :

Carquinyol ha dit...

Jo vaig llegir fa temps, no me'n recordo ben bé on, que al congelar aigua amb no-me'n-recordo-quina sustancia (no sé si sal,serrí, palla o una cosa així) s'aconseguia gel molt més dur que el fet únicament amb aigua. No sé si serà cert o si és per quelcom similar al que comentes... què penses?

Dan ha dit...

Si! Amb serradures o alguna cosa així. S'en diu pikrete. Fins i tot pretenien fer un vaixell de geuerra d'aquest material. El sistema és diferent, però ens recorda que el sistema gel-aigua és un pou de sorpreses.

Carquinyol ha dit...

ara que ho dius, crec que a la Segona Guerra Mundial volien fer portaavions amb el pikrete

kika ha dit...

i el 0 i el 100 de l'escala farenheit no es defineixen per la congelació i l'evaporació de l'aigua amb sal?

Dan ha dit...

No exactament, però quasi. A la wikipeida diu que Fahrenheit va establir la temperatura zero (0°F), al punt de congelació d'una mescla al 50% de sal(clorur d'amoni) i gel, i com a 96°F, va agafar la temperatura de la sang (ell utilitzà la dels cavalls). La xifra 96, pot semblar una mesura estranya, però en principi l'escala només contenia dotze subdivisions iguals, ell mateix, dividí cada divisió en vuit més, obtenint finalment 96 divisions en la seva escala.
Óbviament és un sistema complicat i absurd en l'època del sistema internaciona, molt més racional i útil. Els anglosaxons segueixen fen-lo servir perque els costa horrors canviar de costums, encara que siguin costums poc útils. (iardes, galons, polsades i graus farenheit... absurd tot plegat)

Alasanid ha dit...

Segur que al seu moment es deuria titllar de boig al qui ho va proposar.

També és interessant el que passa a l'intentar fer bullir aquesta mescla, les sals fan que la temperatura d'ebullició també pugi jaja.

sants ha dit...

Vaja, jo em pensava que era per algo d'osmosi.. no sé.. tampoc ho havia pensat molt..

Anònim ha dit...

Ossigui que posant sal a l'aigua de bullir la pasta, per exemple, el que fà es que tardi més en bullir perquè ha d'augmentar més la temperatura?. Algú sap doncs perquè es fa?
Una "maruja" curiosa.

kika ha dit...

doncs per la pasta jo em pensava que era al reves: que si tenies l'aigua calenta (sense bullir)quan afegies la sal bullia de cop!?!

Alasanid ha dit...

Anònim. La veritat és que això és així com dius el que passa és que no val la pena ja que en l'aigua per pujar un grau fan falta uns 110 g de sal per litre...

Dan ha dit...

Alasanid. El primer que fa les coses acostuma a ser tractat de boig.

sants. Eiiii, que ja no recordem les classes de química de primer?

Anonim. Ep, una cosa és que bulli l'aigua. Si triga més a bullir perquè la temperatura ha de pujar més, el resultat final és que la pasta es fa abans. La clau és que tindràs aigua a més de cent graus. Però com diu l'alasanid, la diferencia és teòrica. A la pràctica no es nota. La sal es posa per que la pasta ja n'agafi una mica el sabor, suposo.

kika. Això que descrius és un altre fenomen físic. perquè l'aigua comenci a bullir li cal tenir el que s'anomena punts de condensació. partícules on el gas s'acumula i creix fins formar la bombolla. L'aigua pot tenir prou temperatura, però faltar-li els punts de condensació. A l'afegir sal, apareixen les bombolles al voltant de cada gra de sal i l'ebullició arrenca de cop.

Joan Ayats ha dit...

A mi la cervesa m'agrada molt, però el millor maridatge amb el fred el dona el vi blanc.
Provaré l'invent amb un turbio o un ribeiro.

Dan ha dit...

Excel.lent tria!