Kjemi forklarer hvordan kjøttjuice gjør is og snø smelte

I det store hvite nord er snøstormene et spørsmål om liv og død. Eller, i det minste, det ser det ut som i disse dager, da en ny snøklaringsmetode gjør at noen gater ser ut som stedet for en blodig massakre. Denne uken i Calgary, Alberta, tok byens tjenestemenn til de snødekte gatene med en blanding av salt- og betesaft, som de sier er en mer miljøvennlig og kostnadseffektiv måte å de-isveier enn å bruke bare salt.

De CBC rapporterte på tirsdag at Calgary utvider sin bruk av sukkerroerjuice etter tidligere små prøveforsøk viste seg vellykket. Den snødekte byen følger i fotsporene til byer som Laval og Cowansville, både i Quebec og i Toronto - alle byer som tidligere har brukt lignende betesaftblandinger på veier som forberedelse til stormer. I Calgary sprøytes blandingen av sukkerroesaft og salt direkte på gatene fra en to-tonn lastebil som kan holde 40.000 liter sukkerroer.

Byer som er hardt rammet av vinterstormer, har søkt alternativer til salt i flere år nå, da store mengder natriumklorid ikke bare skader biler, veier og personlige eiendommer, men påvirker også miljøet. I 2016 opplyste Toronto og Region Conservation Authority at fallende fisk- og bugpopulasjoner sannsynligvis var knyttet til byens avhengighet av salt i vintermånedene.

Årsaken salt er en så effektiv vei de-icer i utgangspunktet er at det senker frysepunktet av vannet rundt det. All is har en meget tynn film av flytende vann på overflaten, og når en isbit blander seg med væsken, senker det sitt frysepunkt som øker temperaturen, noe som igjen medfører at isen rundt den smelter og så videre. Denne prosessen blir mer og mer effektiv ettersom saltkonsentrasjonen blir høyere. For eksempel fryser en 10 prosent saltløsning ved 20 grader Fahrenheit (-6 grader Celcius), og en 20 prosent løsning fryser ved 2 grader F (-16 grader C).

På molekylært nivå skjer dette fordi saltmolekylene sprer seg med vannmolekylene, noe som gjør det vanskeligere for sistnevnte å komme sammen i molekylskrystallen som utgjør is. Slik forstår fysikere ved University of Illinois i Urbana-Champaign det:

Si at du har en kopp rent vann og en kopp noe salt vann. Når du senker temperaturen, begynner noe av det rene vannet å danne iskrystaller. Årsaken er at selv om de frosne vannmolekylene, lined opp i en krystall, har færre måter å bevege seg rundt (lavere "entropi") enn de flytende molekylene, slipper de varme når de fryser og det øker omgivelsene entropi enda mer. Så entropien går opp som vannet fryser, som det alltid gjør på vei til en likevektstilstand.

Hva med saltvannet? Det er en ekstra periode i entropiendringen. Saltet passer ikke inn i iskrystallene. Så som de danner, er det resterende salt igjen med mindre plass til å streife rundt i, og dermed mindre entropi. Så du må få saltvannet enda kaldere før du får en netto entropi gevinst fra å fryse den.

Men natriumklorid er ikke det eneste molekylet som kan forstyrre en vannkrystall. Sukkermolekylene fra betesaften har en lignende effekt, noe som betyr at hvis rosersukker blir tilsatt til 20 prosent saltoppløsningen og sprøytet på is, vil smeltepunktet til isen bli enda lavere enn 15 grader F. Hvilke mest kanadiske byer har prøvd å blande sammen sukkerroemassas, et avfallsbiprodukt av sukkerrørsaffinering sammen med eksisterende saltløsninger for å redusere konsentrasjonen av salt som trengs for å produsere de samme issmeltende virkninger. Klimaet i melassene bidrar dessuten til å binde saltet til overflaten av veien, hvor det kan maksimere effektene.

Den eneste ulempen til sukkerrosen juice hack, National Geographic rapportert i 2014, er at det noen ganger kan lekke inn i bekker, der sukkeret tiltrekker bakterier som suger opp alt oksygen i vannet som dyrene stole på.

Selvfølgelig er det spørsmålet om betesaften som setter gatene i et rødbrunt rot, som om det var oksyderte gjenstander av en blodig kamp. Noen byer, som Laval, har brukt juice fra hvite rødbeter for å unngå flekken, men andre har bare lært å omfavne det dårlige med det gode. I det minste sies den søte konsollen at den lukter som en Tootsie Roll.

Hvis du likte denne artikkelen, sjekk ut denne videoen om et søppel "monster" som kan spise flytende søppel.