Sól drogowa a lód

Topnienie lodu to przejście ciała stałego w ciecz. Na zmianę stanu skupienia wpływają dwa główne czynniki, którymi są temperatura oraz ciśnienie. Przy wyższej temperaturze lód rozpoczyna proces topnienia, jednak gdy ciśnienie jest wysokie znów morze zamarznąć. Moment zmiany stanu skupienia z ciała stałego (lód) na ciekłe jest uzależniony od składu substancji. Dla przykładu moment przejścia zamrożonego oceanu w płynną wodę zachodzi w temperaturze -1,9° C.

Znana nam temperatura topnienia lodu - 0° C jest temperaturą ustalenia się pewnej równowagi fazowej. W temperaturze 0° C lód i woda znajdują się w równowadze. Dostarczanie energii zmniejsza ilość fazy stałej, zaś jej odbieranie zmniejsza ilość fazy ciekłej i trawa do zaniku jednej z nich, tj. całkowitego stopienia lub całkowitego zamarznięcia. Temperatura - 0° C jest temperaturą równowagi dla faz: Lód/woda. Inną fazą jest natomiast w przypadku: Lód/słona woda.

Substancje rozpuszczane w wodzie obniżają temperaturę jej topnienia chyba, że same krzepną w wyższych od wody temperaturach. Dla układu lód/nasycony roztwór soli temperatura równowagi to ok. -20° C. Dokładnie taki stan rzeczy występuje na drogach oraz chodnikach podczas zimowego utrzymywania dróg. Sól na drogę pełni tu rolę substancji, która rozpuszcza się w wodzie.

Gdy posypiemy lód solą drogową, jej część rozpuści się od samego zetknięcia. Powstanie roztwór soli, który stykając się z lodem stworzy układ lód/nasycony roztwór soli. W takim układzie lód może trwale przebywać w zetknięciu z roztworem w temperaturze -18 czy -20 stopni. Gdy na zewnątrz panuje temperatur -11 czy -5 to dla takiego układu jest za ciepło i lód będzie się rozpuszczał. Dla bardziej rozcieńczonych roztworów np. błota pośniegowego moment zamarzania wystąpi przy mniejszym mrozie. Stosując sól do posypywania pojawią się jeszcze jedno ciekawe zjawisko. Gdy lód się rozpuszcza, cała mieszanka zaczyna wyraźnie się ochładzać. Dla odpowiednich mieszanek soli z lodem spadek temperatury może sięgać -20 czy -22 stopni, co wykorzystuje się niekiedy do chłodzenia.

Jeśli więc mieszanka ochładza się aż do temperatury w której mimo to krzepnie, to dlaczego chodnik posypany solą nie zamarza ponownie po chwili? To dla tego, że przecież jest za ciepło. Gdybyśmy naszą chłodzącą mieszankę dobrze odizolowali, to miałaby szansę zamarznąć od samego swojego chłodzenia, ale przecież wciąż jest w kontakcie z za ciepłym otoczeniem. Dlatego nie osiąga tego stanu i cały lód topi się. Wszystko to dobrze działa do momentu, gdy mrozy nie są jeszcze zbyt silne, gdy jednak przekraczają tą temperaturę graniczną sól drogowa zatraca swe właściwości.

Używanie soli do posypywania dróg niesie również ze sobą mniej optymistyczne informacje Po rozpuszczeniu śniegu pozostaje roztwór solanki, który wnika w podłoże. Zasolenie gleby w miastach jest często tak duże, że nic większego od miniaturowych krzaczków nie rośnie. Sól wnikająca w drobne pory betonu i asfaltu osłabia ich strukturę, gdy w suchszym okresie sól drogowa zaczyna się krystalizować, rozsadzając pory. W przypadku betonu prowadzi to do powstawania odprysków i "łuszczenia się" wierzchniej warstwy. W przypadku asfaltu sprzyja pękaniu. Wnikając w elementy żelazobetonu przyspiesza korozję prętów zbrojeniowych, osłabiając konstrukcje. Z tego samego powodu szkodzi samochodom. Sól drogowa pozostawia także osady na nawierzchni i na butach, a wnikając w skórę buta sprzyja jej pękaniu.