Ipinaliwanag ng Kimika Kung Paano Gumagawa ang Beet Juice ng Ice and Snow Melt

Sa Great White North, ang snowstorm ay isang bagay ng buhay at kamatayan. O, hindi bababa sa, iyan ang hitsura ng mga araw na ito, tulad ng isang bagong paraan ng paglilinis ng niyebe ay gumagawa ng ilang mga kalye na parang site ng isang madugong masaker. Sa linggong ito sa Calgary, Alberta, kinuha ng mga opisyal ng lungsod sa mga kalye ng may niyebe na may pinaghalong asin at beet juice, na sinasabi nila ay isang mas eco-friendly at cost-effective na paraan upang de-ice kalsada kaysa sa paggamit lamang ng asin.

Ang CBC iniulat sa Martes na ang Calgary ay lumalawak sa paggamit nito ng beet juice matapos ang nakaraang maliit na pagsubok ay nagpapatunay na matagumpay. Ang lungsod ng niyebe ay sumusunod sa mga yapak ng mga bayan tulad ng Laval at Cowansville, parehong sa Quebec, pati na rin sa Toronto - lahat ng mga lungsod na dati nang gumamit ng katulad na mix ng beet-juice sa mga kalsada bilang paghahanda para sa mga bagyo. Sa Calgary, ang halo ng beet juice at asin ay direktang spray sa mga kalye mula sa isang dalawang-toneladang trak na maaaring humawak ng 40,000 litro ng beet juice.

Ang mga lungsod na napigilan ng mga bagyo sa taglamig ay naghahanap ng mga alternatibo sa asin para sa ilang taon na ngayon, dahil ang labis na halaga ng sodium chloride ay hindi lamang makapinsala sa mga kotse, daan, at personal na ari-arian ngunit nakakaapekto rin sa kapaligiran. Noong 2016, sinabi ng Toronto and Region Conservation Authority na ang pagbagsak ng mga isda at bug populasyon ay malamang na nakaugnay sa pag-asa ng lungsod sa asin sa mga buwan ng taglamig.

Ang dahilan kung bakit ang asin ay isang mahusay na kalsada de-icer sa unang lugar ay na ito lowers ang nagyeyelo punto ng tubig sa paligid nito. Ang lahat ng yelo ay may manipis na film ng likidong tubig sa ibabaw nito, at kapag ang isang tipak ng yelo ay nakikipag-mix sa likidong iyon, pinabababa nito ang pagyeyelo, na nagpapataas ng temperatura nito - na nagiging sanhi ng yelo sa paligid nito upang matunaw, at iba pa. Ang prosesong ito ay nagiging mas at mas epektibo habang nagiging mas mataas ang konsentrasyon ng asin. Halimbawa, ang 10 porsiyento na solusyon sa asin ay nag-freeze sa 20 degrees Fahrenheit (-6 degrees Celsius), at isang 20 porsiyentong solusyon ay nag-freeze sa 2 degrees F (-16 degrees C).

Sa antas ng molekular, nangyayari ito dahil ang mga molecule ng asin ay nakahalang sa mga molecule ng tubig, na nagiging mas mahirap para sa huli na magtipon sa molecular crystal na bumubuo ng yelo. Narito kung paano ipaliwanag ito ng mga physicist sa Unibersidad ng Illinois sa Urbana-Champaign:

Sabihing mayroon kang isang tasa ng purong tubig at isang tasa ng medyo maalat na tubig. Habang ibinababa mo ang temperatura ang ilan sa dalisay na tubig ay nagsisimula upang bumuo ng mga kristal ng yelo. Ang dahilan dito ay bagaman ang frozen na mga molecule ng tubig, na naka-linya sa isang kristal, ay may mas kaunting mga paraan upang ilipat sa paligid (mas mababang "entropy") kaysa sa mga likido na molecule, inilalabas nila ang init kapag sila ay nag-freeze at nagpapataas ng entropy ng kapaligiran kahit na higit pa. Kaya ang net entropy goes up ng tubig freezes, tulad ng ito ay palaging sa paraan sa anumang punto ng balanse ng estado.

Paano ang tungkol sa maalat na tubig? Mayroong isang dagdag na termino sa entropy pagbabago. Ang asin ay hindi angkop sa mga kristal ng yelo. Kaya habang porma sila, ang natitirang asin ay natitira na may mas kaunting kuwarto upang maglibot sa paligid, at sa gayon ay mas kaunting entropy. Kaya kailangan mo pang mas malamig ang tubig ng asin bago ka makakakuha ng net gain sa entropy mula sa pagyeyelo nito.

Ngunit ang sosa klorido ay hindi ang tanging molekula na maaaring makagambala sa isang kristal na tubig. Ang mga molecule ng asukal mula sa beet juice ay may katulad na epekto, na nangangahulugan na kung ang asukal sa asel ay idinagdag sa 20 porsiyento ng solusyon ng asin at sprayed sa yelo, ang temperatura ng pagtunaw ng yelo ay magiging mas mababa pa sa 15 degrees F. Ano ang karamihan sa mga lungsod ng Canada ay sinubukan ang pagsasama-sama ng pulot na matamis na asukal, isang basurang byproduct ng pag-aayos ng asukal sa beet, kasama ang mga umiiral na solusyon sa asin upang mabawasan ang konsentrasyon ng asin na kailangan upang makagawa ng parehong mga epekto ng pagtunaw ng yelo. Ang katigasan ng mga pulot ay tumutulong din sa pag-bond ng asin sa ibabaw ng kalsada, kung saan maaari itong mapakinabangan ang mga epekto nito.

Ang tanging downside sa beet juice tadtarin, National Geographic iniulat sa 2014, ay maaaring minsan itong tumulo sa mga daluyan, kung saan ang asukal ay umaakit ng bakterya na sumipsip ng lahat ng oxygen sa tubig kung saan ang mga hayop ay umaasa.

Siyempre, may mga isyu ng beet juice nagiging mga kalye sa isang pulang-kayumanggi gulo, tulad ng kung ito ay ang oxidized nananatiling ng isang duguan labanan. Ang ilang mga lungsod, tulad ni Laval, ay gumamit ng juice mula sa puting beet upang maiwasan ang mantsa, ngunit ang iba ay natutunan lamang na yakapin ang masama sa mabuti. Sa pinakakaunti, ang matamis na samahan ay sinabi na amoy tulad ng Tootsie Roll.

Kung nagustuhan mo ang artikulong ito, tingnan ang video na ito tungkol sa isang "halimaw" na basurahan na makakain ng lumulutang na basura.