konstigt som det låter, det är sant. En femtiofemtio blandning av etylenglykol och vatten fryser inte förrän temperaturen sjunker till cirka 34 grader under noll Fahrenheit (-37 grader Celsius), medan ren frostskyddsmedel fryser vid cirka 11 grader över noll (-12 grader Celsius). Låt oss se vad som händer här.
det händer att blandning av nästan vad som helst i vatten kommer att sänka fryspunkten under vattnets normala värde på 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius). I princip kan du lägga till salt, socker, lönnsirap eller batterisyra till din motorkylvätska och de skulle alla fungera i viss utsträckning, men av uppenbara skäl rekommenderas de inte.
i de tidigaste dagarna av bilar använde de ibland socker och honung som frostskyddsmedel. Senare blev alkohol populär, men det kokar för tidigt. Idag använder vi en färglös flytande kemikalie som kallas etylenglykol, som inte kokar av. Kommersiell frostskyddsmedel innehåller också rosthämmare och ett levande färgämne för att lokalisera läckor i kylsystemet och inte för övrigt för att få det att se Tekniskt sofistikerat ut.
frysskyddande kraften hos upplösta ämnen i vatten har att göra med en grundläggande skillnad mellan molekylernas arrangemang i vätskor (som vatten) och i fasta ämnen (som is).
i vatten, som i alla vätskor, glider molekylerna fritt som en massa oljade kroppar vid en orgie. De är löst lockade till varandra, men de är inte anslutna i fasta positioner, som de är i de flesta fasta ämnen. Därför kan du hälla en vätska, men inte en fast substans.
för att flytande vatten ska frysa måste molekylerna sakta ner och sätta sig i de mycket korrekta, styva positionerna som de måste uppta i en iskristall. Om det ges tillräckligt med tid för att hitta dessa positioner, det vill säga om molekylerna sakta ner gradvis nog genom gradvis kylning, kan vatten bilda ganska stora bitar av is.
och det är precis vad vi är rädda för, för när vatten fryser expanderar det och det därmed följande trycket kan spricka kylpassagerna i motorblocket. Främmande molekyler i vattnet, såsom etylenglykol, kastar till exempel en apannyckel i denna frysprocess på två sätt.
först, genom att helt enkelt röra upp platsen, stör de vattenmolekylernas förmåga att falla in i de exakta platserna som behövs för att bilda en kristall av fast is. Det är som om ett militärt borrteam försökte falla i formation medan en folkmassa av civila springer runt på fältet. Genom att komma i vägen förhindrar de främmande molekylerna att iskristallerna växer för att vara så stora och enhetliga som de skulle vilja. Även om vattnet fryser, blir resultatet en slush av små iskristaller, snarare än ett enda, stenhårt, motorkrackande isberg.
men den huvudsakliga effekten som främmande molekyler har på frysvatten är att de håller vattnet från att frysa till en lägre än normal temperatur. Vad som händer är att etylenglykolmolekylerna ”spädar” vattnet och därigenom minskar antalet vattenmolekyler som kan samlas på någon plats för att bilda en iskristall. På grund av det måste vi sakta ner ännu mer av vattenmolekylerna genom att fortsätta sänka temperaturen för att få tillräckligt med dem att falla på plats tillsammans som en iskristall.
varför då, kommer ren etylenglykol frysa vid en högre temperatur än en 50 procent blandning med vatten? Det fryser snabbare eftersom etylenglykolmolekyler störs av vattenmolekyler, precis som vattnets molekyler störs av etylenglykolmolekyler. Det fungerar åt båda hållen.
vattnet sänker etylenglykolens fryspunkt, även när etylenglykol sänker vattnets fryspunkt. Så etylenglykol blandat med vatten fryser inte lika lätt som det gör när det är rent. Ja, det kan sägas att vatten håller frostskyddsmedel från att frysa.