ทำไมน้ำทะเลบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งมากๆ เช่นใกล้ขั้วโลกจึงยังมีสภาพเป็นของเหลวอยู่ได้มั้นน่าจะแข็งไปหมดนะในสารคดีพวกแมวน้ำที่เจาะน้ำลงไปซักเมตรสองเมตรก็เจอน้ำนั้น อุณหภูมิต่ำถึงลบห้าสิบองศาซีน่าแปลกที่ไม่ยักกะแข็งอ่ะหรือเพราะมีเกลือละลายอยู่แต่ก็ไม่น่าจะมีผลมากถึงขนาดนี้เรื่องไททานิคก็เหมือนกันน่าคิดนะ
ข้างบน น่ะ อากาศหนาวเย็น แต่ในน้ำน่ะมันอุ่นผิวน้ำนั่นต่ำกว่าจุดเยือกแข็งมาก น้ำเลยเป็นน้ำแข็งได้แค่ผิวน้ำ แต่ลึกลงไปหน่อย มันไม่เหมือนตู้เย็นบ้านเรา อย่างเก่งก็ -2 องศาเซลเซียส ที่ไม่ยอมเป็นน้ำแข็งก็เพราะเกลือนั่นแหล่ะ เดี๋ยวให้คนเก่งเคมี มาช่วยหาจุดเยือกแข็งให้ละกัน ปกติทั่วๆ ไปประมาณ 4 องศาฯ ปลาเลยอยู่ได้ เพนกวินหากินได้ แมวน้ำก็มีอาหาร หมีขั้วโลกก็ไม่อดตาย
จุดเยือกแข็งลดลงตามความสามารถในการแตกตัวของ electrolyte ครับ ลองศึกษาเรื่อง Colligative properties ดูซิครับ
เหตุผลที่น้ำทะเลไม่แข็งตัวง่าย ๆ (ที่ขั้วโลกเหนือนะครับ) มีอยู่สองข้อครับ
หมายเหตุ : ที่ขั้วโลกใต้เป็นคนละอย่างกันเพราะในกรณีนั้นน้ำแข็งเกิดจากหิมะที่ตกลงมาจับตัวกันเป็นแผ่นน้ำแข็งหนาปกคลุมทวีปแอนตาร์กติก (ความหนาน้ำแข็งโดยเฉลี่ย 2,300 เมตร) ซึ่งน้ำแข็งเหล่านี้ครับที่เป็นแหล่งของน้ำจืดกว่า 90% ของโลกเราข้อที่หนึ่ง น้ำทะเลมีเกลือละลายอยู่เป็นจำนวนมากครับ ลองดูข้อมูลข้างล่างถึงปริมาณของเกลือที่ละลายอยู่ในน้ำทะเล
Dissolved Constituents (Parts Per Thousand By Weight)
Chloride 18.980
Sulfate 0.649
Bicarbonate 0.140
Bromide 0.065
Borate 0.026
Fluoride 0.001
Sodium 10.556
Magnesium 1.272
Calcium 0.400
Potassium 0.380
Strontium 0.013
ซึ่งเราสามารถคำนวณหาค่าโมแลลลิตี้ (molality) ออกมาได้ครับ เพื่อนำไปคำนวณหาค่าจุดเยือกแข็งของน้ำที่ลดลงไป (Freezing point depression หรือ cryoscopy) ได้ (อีกกรณีหนึ่งที่เราจะไม่กล่าวถึงในที่นี้ก็คือ น้ำทะเลยังมีจุดเดือดที่สูงกว่าน้ำปกติด้วยครับ ที่เรียกว่าคุณสมบัติ Boiling point elevation หรือ ebulioscopy)
ค่าโมแลลลิตี้ = โมลของตัวถูกละลาย / มวลเป็นกิโลกรัมของตัวทำละลาย
[molality = moles solute / mass solvent (kg)]
ตัวถูกละลาย ในที่นี้ก็คือเกลือทั้งหลายข้างต้น
และตัวทำละลายก็คือน้ำครับ
ตามข้อมูลที่ได้มาข้างต้น มวลของน้ำทะเลคือ 1000 กิโลกรัมจะมีปริมาณของเกลืออยู่ 32.5 กิโลกรัม ดังนั้นมวลของตัวทำละลายหรือน้ำก็คือ 1000 - 32.5 = 967.5 กิโลกรัม
สูตรสำหรับ Freezing point depression :
Tf = Kf*C
เมื่อค่า Kf คือค่าคงที่การลดลงของจุดเยือกแข็งหรือ "cryoscopic constant" ซึ่งในกรณีของน้ำบริสุทธ์ค่า Kf คือ 1.855 องศาเซลเซียสหรือเคลวินต่อโมแลล
ส่วน C ก็คือค่าความเข้มข้นของตัวถูกละลายในสารละลาย (หน่วยเป็นโมแลลลิตี้) ครับ
ซึ่งจากข้อมูลข้างต้นเราจะคำนวณค่า C ออกมาได้เป็น 1078 โมล /967.5 กิโลกรัม ซึ่งก็คือ 1.114 โมแลล
ดังนั้นค่าจุดเยือกแข็งของน้ำทะเลก็คือ -1.855 x 1.114 = ลบ 2.1 องศาเซลเซียส ครับ....Ans
ข้อที่สอง พื้นทะเลที่ความลึกหนึ่งไมล์ลงไป ได้รับความร้อนจากเหล่าแมกมาทั้งหลายที่อยู่ใต้เปลือกโลกครับ จึงไม่แข็งตัวง่าย ๆตัวอย่างลิงก์ที่น่าสนใจเกี่ยวกับ colligative properties ครับ
http://www.chem.uidaho.edu/~honors/crystal4.jpg
http://www.factmonster.com/ce6/sci/A0812887.html
ปมไม่แน่จายนะ คุณ x2 ดูมาจากเวบอะไรปล่าว
ทะเลที่ลึกมากๆ มีอุณหภูมิต่ำกว่าที่ตื้นๆ นะ เลยมีอุณหภูมิต่ำมาก เลยไม่มีหินปูน (หินปูนจะสะสมตัวที่มีอุณหภูมิสูง หรืออบอุ่นเช่นแถบ tropical zone ที่ขั้วโลกจะไม่มีหินปูนเกิดใหม่) เพราะ CO2 (แน่จายว่า CO2 หรือ CO32- ตัวไหนแน่) จะละลายในน้ำเย็นได้ดี
Response to คุณ ^[6_9]^ krub :
The second reasoning
"(ข้อที่สอง พื้นทะเลที่ความลึกหนึ่งไมล์ลงไป ได้รับความร้อนจากเหล่าแมกมาทั้งหลายที่อยู่ใต้เปลือกโลกครับ จึงไม่แข็งตัวง่าย ๆ)" come from this website krub
http://www.nytimes.com/learning/students/scienceqa/archive/001003.html
from Dr. Alan J. Friedman, director of the New York Hall of Science in Queens.
Why deep sea water does not freeze depends less on pressure than on two other factors, he said: "The ocean is salt water, which interferes with the freezing process and lowers the freezing point, and at depths of a mile or so, there is considerable heating from inside the earth." ^ ^
ถ้าไม่ใช้น้ำแข็งแห้ง (CO2) สมมุติว่าต้องการแช่ของในน้ำแข็งนานๆเราก็ผสมเกลือลงไปในนั้น มันจะละลายช้ากว่าน้ำแข็งเปล่าๆ ของที่แช่ก็จะเย็นตลอดใช่ไหมครับห่างเคมี มา10 ปีแล้ว ....
Answer to คุณ PROXIMA krub :
Because in the experiment that I'm doing now (acetone precipitation of purified enzyme), I have to do it at -10 degC krub when I dissolved lots of Sodium Chloride (NaCl) into the ice-water mixture, the temperature can go down very low krub (the more NaCl added, the lower the temperature of ice-water mixture). The ability of the compound to dissociate also influence the value of cryoscopic constant (Kf) too krub. For example, 1 molal of glucose and NaCl solution do not have the same drop in freezing point because NaCl is an electrolyte that can dissociate into 2 ions while glucose has only one krub.
อืมถ้าข้อมูลข้างบนนี้ไม่ผิดล่ะก็แสดงว่าน้ำทะเลจะไม่มีวันจะเป็นของเหลวอยู่ได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 2 องศาซี หรือหากเข้มข้นมากกว่านี้ก็เอาเป็นลบห้าองศาซีเผื่อ ๆ ก็แล้วกันอย่างนี้แล้วไม่ว่าสารคดีสำนักไหนก็ตามที่บอกว่าอุณหภูมิน้ำทะเลต่ำกว่านี้ข้อมูลนั้นไม่จริงเด็ดขาดใช่ไหมนี่ แต่ผมดูสารคดีแต่ละสำนักมักจะให้ข้อมูลที่เป็นลบมากๆ ก็ยังเป็นของเหลวอยู่เลยผมว่าต้องมีซักอย่างที่ผิดแน่ ๆ ไม่พวกเราชาวหว้ากอก็สำนักผลิดสารคดีหรือไม่ก็คนไทยที่แปลสารคดีมาผิดๆ อ่ะหรือพวกพี่ๆ จะว่างัย
Proportion of salts in sea water krub
ตอบความคิดเห็นของคุณ อิอิ ครับ
อย่าลืมว่าน้ำทะเลที่เรากำลังพิจารณาอยู่นี้ มีความเข้มข้นของเกลือประมาณ 35 ส่วนจากหนึ่งพันสั่วนนะครับ ซึ่งจะแข็งตัวที่อุณหภูมิประมาณ -2 องศาเซลเซียสแน่นอน แต่ก็เป็นไปได้ที่อุณหภูมจะลดต่ำลงกว่านั้น เนื่องจากที่ขั่วโลกเหนือหรือใต้ก็ตาม เวลาที่น้ำทะเลแข็งตัว ส่วนที่เป็นเกลือจะถูกขับออกมาจากผลึกน้ำแข็งครับทำให้น้ำทะเลส่วนที่อยู่โดยรอบนั้นมีความเข้มของเกลือสูงขึ้นอย่างมาก และทำให้มันไม่แข็งตัวที่ -2 องศาเซลเซียสอีกต่อไปครับ ลองไปอ่านที่เวปไซต์นี้เพื่อดูข้อมูลยืนยันครับ
http://www.geog.ouc.bc.ca/physgeog/contents/8p.html
ส่วนที่เวปไซต์นี้ก็มีกราฟเป็นหลักฐานอย่างดีครับว่าที่ขั้วโลกนั้นอุณหภูมิของน้ำทะเลไม่ติดลบมาก ๆ ขนาดที่สารคดีของคุณอิอิได้ชมมา
http://www-class.unl.edu/geol109/Images/tmpdept2.jpg
