§ 275. Охлаждающие смеси

Возьмем кусок сахара и коснемся им кипятка (рис. 457). Кипяток втянется в сахар и дойдет до наших пальцев. Однако мы не почувствуем ожога, как почувствовали бы, если бы вместо сахара взяли кусок ваты. Это наблюдение показывает, что растворение сахара сопровождается охлаждением раствора. Если мы хотели бы сохранить температуру при растворении неизменной, то должны были бы подводить к раствору энергию. Отсюда следует, что при растворении сахара внутренняя энергия системы сахар — вода увеличивается.

Рис. 457. Когда кипяток растворяет сахар, он сильно охлаждается

То же происходит при растворении большинства других кристаллов (именно тех, растворимость которых увеличивается с повышением температуры, § 262). Во всех подобных случаях внутренняя энергия раствора больше, чем внутренняя энергия кристалла и растворителя при той же температуре, взятых в отдельности.

В примере с сахаром мы видели, что необходимая для растворения сахара теплота заимствуется от кипятка, охлаждение которого заметно даже по ощущению. Если растворение производится в воде, имеющей комнатную температуру, то получившаяся смесь может в некоторых случаях охладиться ниже , хотя смесь и остается жидкой, так как температура застывания раствора может быть значительно ниже нуля. Этим обстоятельством пользуются для получения сильно охлажденных смесей из снега и различных солей. Снег, начиная таять при , образует воду, в которой растворяется соль; несмотря на понижение температуры, сопровождающее растворение, получившаяся смесь не затвердевает. Снег, смешанный с этим раствором, продолжает таять, заимствуя теплоту плавления от раствора, т. е. охлаждая его. Процесс может продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута температура замерзания полученного раствора. Смесь снега и поваренной соли (в отношении 2:1) позволяет получать, таким образом охлаждение до ; смесь снега с хлористым кальцием  (в отношении 7:10) — охлаждение до .

275.1. Почему при изготовлении мороженого берут не чистый лед, а смесь льда и соли?

275.2. Иногда тротуары посыпают солью, и от этого снег на тротуаре тает. Почему? Где ноги будут стыть больше: на заснеженном тротуаре или на таком же тротуаре, посыпанном солью?