Wie berechnet man, wie viel Zucker als Frostschutzmittel im Trinkwasser verwendet werden soll?

Meerwasser gefriert erst bei etwa -2 °C (28 °F). Wenn Sie mehr Salz hinzufügen, können Sie den Gefrierpunkt auf -21 °C senken.

Wir wissen von Wie viel Meerwasser kann ich bedenkenlos trinken? dass das Trinken von Salzwasser nicht gut ist. Aber das Hinzufügen einer Substanz zu Wasser, die einen gelösten Stoff bildet, senkt die Gefriertemperatur. Sie können so viel Zuckerwasser trinken, wie Sie möchten, das einzige Risiko sind zusätzliche Kalorien, die Sie wahrscheinlich sowieso benötigen.

Je höher die Salzkonzentration, desto niedriger sinkt der Gefrierpunkt. Jede Fremdsubstanz wie Zucker, Alkohol oder chemisches Salz, die dem Wasser zugesetzt wird, bildet einen gelösten Stoff, der den Gefrierpunkt senkt und Eis schmilzt. Quelle

Wenn ich also meinem Wasser Zucker hinzufügen möchte, damit es nicht gefriert, wie berechne ich dann, wie viel Zucker pro Wassereinheit ich hinzufügen muss, um es bei einer bestimmten Temperatur flüssig zu halten?

Gibt es eine bestimmte Temperatur, die Sie erreichen möchten?
@ Swagin9 Ich dachte, ein Diagramm mit allen Auswahlmöglichkeiten wäre die optimale Antwort.
Es würde mich interessieren, die Reaktion zu sehen, wenn Sie Ihrem Wasser so etwas wie Elektrolytsalze hinzufügen, um den Gefrierpunkt zu senken. Isolierung ist meiner Erfahrung nach wohl die beste. Aber ich bin trotzdem neugierig.

Antworten (1)

Dies kann mithilfe einer Eigenschaft namens Kryokonstante K f berechnet werden , die die Konzentration einer gelösten Substanz mit der Gefrierpunktserniedrigung T d verknüpft :

T d = m * K f

wobei m die Molalität ist, d. h. die Molmenge gelöster Substanz pro kg Lösungsmittel (hier Wasser). Für Wasser beträgt K f 1,86 K*kg/mol und die Molmasse von Zucker (Saccharose) beträgt 342 g/mol. Um also die Gefrierpunktserniedrigung zu berechnen:

T d = 1,86 / 342 * Zuckermasse in g / Wassermasse in kg

Einige Beispiele für Gramm Zucker in 1 Liter Wasser:

g/l      T d 
10 0,054  
50 0,27  
500 2.7

Ich habe ein Science-Fair-Projekt gefunden , das dies gemessen hat.

Sie brauchen also eine riesige Menge Zucker für eine kleine Wirkung, nicht sehr praktisch.

Ja. Zucker ist pro Mol viel schwerer als Salz und produziert auch nur ein Mol Partikel, wenn ein Mol in Wasser gelöst wird (Salz dissoziiert in Ionen, wodurch zwei Mol Partikel entstehen). Diese beiden Faktoren zusammen machen Zucker unglaublich unpraktisch.
@etherealflux wäre ein Monosaccharid besser (zB Glucose)? Vermutlich ein Faktor von ~2, also nicht wirklich.
@ChrisH Ja, es wäre ungefähr doppelt so effektiv, da die Molmasse von zB Glucose ("Traubenzucker") 180,2 g / mol beträgt (Saccharose ist ein Disaccharid) und die Gefrierpunktserniedrigung umgekehrt linear in der Molmasse ist. Für eine signifikante Wirkung sind immer noch Unmengen davon erforderlich.
@imsodin, ich frage mich, ob Sie so etwas wie eine orale Rehydrationslösung herstellen könnten: NaCl + KCl (dh Lo-Salz), Glukose, vielleicht ein paar andere Verbindungen (Lebensmittelzusatzstoffe) in kleinen Mengen (Äpfelsäure, sogar CaCl₂), um die Summe zu erhalten molare Konzentration auf.
@ChrisH Klar könnte man optimieren, letztendlich kommt es auf die Menge der einzelnen im Wasser gelösten Moleküle/Ionen an. Sie suchen also nach leichten Substanzen, die sich beim Auflösen idealerweise in mehrere Teile aufspalten (deshalb ist Salz ziemlich gut darin). Ich weiß es nicht, aber ich denke, mit Standard-"Haushalts"-Maßnahmen wirst du nicht sehr weit kommen. Die orale Rehydrationslösung enthält einige Gramm Salz, Kalium und etwa 10 Gramm Zucker, der Nettoeffekt beträgt 0,58 °C für Standard-ORS (aus Wikipedia-Osmolaritätswert).
Um von einem verwandten Kommentar darauf zurückzukommen: Wenn Sie genügend gelösten Stoff hinzufügen, um den Gefrierpunkt erheblich zu senken, wäre die Lösung hypertonisch und nicht sehr nützlich, um Sie hydratisiert zu halten
Wie berechnet man, wie viel Zucker als Frostschutzmittel im Trinkwasser verwendet werden soll?
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