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Si vous avez déjà fabriqué de la crème glacée à la maison ou essayé de faire fondre la glace avec du sel, il y a de fortes chances que vous vous soyez brûlé avec un mélange de sel et de glace. Toute substance suffisamment froide comme la glace provoquera des douleurs si elle reste assez longtemps en contact avec la peau. Utilisés ensemble, le sel et la glace peuvent geler de manière à donner l’impression que la peau brûle comme un feu.
Phases de l'eau
L'eau, comme toute autre substance, existe en trois phases: solide, liquide et gazeuse. Les atomes dans leur phase gazeuse (quand on l’appelle vapeur) sont très chauds et ils se déplacent avec beaucoup d’énergie. À des températures inférieures au point d'ébullition, il devient un liquide. Bien que plus froides que la vapeur, les molécules d’eau liquide ont assez d’énergie pour se déplacer et les empêcher de se fixer fermement. Au fur et à mesure que la température baisse, l'eau gèle, devenant le solide connu sous le nom de glace. Dans cet état, les molécules ne bougent pas beaucoup et se collent les unes aux autres, donnant à l'eau de la dureté et de la forme.
Des solutions
Les choses changent quand l'eau est sale. Pour comprendre pourquoi, vous devez comprendre quelque chose à propos des solutions. Une solution est un terme chimique désignant une substance solide dissoute dans un liquide, de la même manière que le sel peut être dissous dans de l'eau. Selon le professeur de sciences Andrew Olson, professeur de sciences, l’eau est particulièrement efficace pour dissoudre les choses car elle contient des charges électriques aux extrémités des deux molécules. Ces petites charges dans chaque molécule d'eau ont tendance à entourer les molécules individuelles de soluté (c'est-à-dire les molécules du solide dissoutes dans l'eau), en se dispersant ensemble.
Dépression au point de solidification
Parce que l'eau est une solution qui s'étend sur chaque molécule du soluté, peu de molécules d'eau sont capables de rester en contact les unes avec les autres. Les molécules de soluté font obstacle. Cela rend l'eau moins susceptible de subir des changements tels que le changement de phase. Il faut plus de froid pour faire geler une solution aqueuse que pour congeler de l'eau pure. C'est ce qu'on appelle la "dépression de congélation" et se produit indépendamment du matériau constitutif du soluté. Comme le sel se dissout facilement dans l'eau, l'eau salée a un point de solidification inférieur à celui de l'eau pure.
Glace et sel
Lorsque la glace entre en contact avec le sel, le point de congélation est réduit dès que le sel est dissous. Cela provoque la fonte de la glace dans l'eau car, bien que la glace soit suffisamment froide pour que l'eau pure existe sous forme solide, elle ne l'est pas assez pour geler l'eau salée. La dissolution du sel et la fonte des glaces dépensent toutefois de l’énergie.
Brûlures
L'énergie prise par la réaction chimique de la dépression du point de solidification est attirée dans l'environnement immédiat. Si de la glace et du sel entrent en contact avec votre peau, cela signifie que toute la chaleur est extraite de votre peau, la rendant suffisamment froide pour faire l'expérience d'une sensation de gel, donnant ainsi une sensation de brûlure.