Jak funguje solení silnic?

3. únor 2010 | 06.00 |

sypačV zimním období je oblíbenou údržbou silnic v některých oblastech jejich solení. Na silnice se na to obrovské množství napadnutého sněhu použijí tuny soli. Solení není zrovna ekologické a levné a navíc je účinné jen do určité teploty. Jak vlastně solení silnic fyzikálně funguje?
 

Čistá látka krystalizuje při teplotě tuhnutí (tání) a odevzdává přitom svoje skupenské teplo tuhnutí (tání), takže teplota nějakou dobu zůstává neměnná a teprve pak začne klesat. Naproti tomu u směsi látek dochází ke krystalizaci v určitém rozmezí teplot. Roztok NaCl má podstatně nižší teplotu tuhnutí, takže osolený led mající původně teplotu okolo 0 °C má tendenci roztát. Na tání je ovšem třeba dodat energii – ta jde na úkor teploty roztoku, proto se teplota sníží. Také se takto připravuje chladicí směs.

Silničáři využívají snižování teploty zasolením k tomu, aby zbavili komunikace sněhové pokrývky. Led má teplotu tání 0 °C, sůl (NaCl) má teplotu tání 801 °C.  Po smíchání vody a soli ve vhodném hmotnostním poměru (23,3% soli) klesne teplota tání směsi až na -21,2 °C, tedy osolená voda tuhne až při takto nízké teplotě. Při solení silnic se ovšem ani zdaleka nedosahuje tohoto poměru soli, proto teplota, do které prakticky solení funguje je zhruba –7 °C. Čím více se teplota sněhu blíží hranici –7 °C, tím více soli se na čtvereční metr silnice musí použít.

Pro posyp silnic se používají dva druhy posypových solí. Při vyšších teplotách kolem –7 až –9 °C je to klasická kamenná sůl (NaCl), která však při nižších teplotách funguje, a chlorid vápenatý (CaCl2), který je použitelný až do –29 °C. Solení chloridem vápenatým není tak škodlivé pro životní prostředí, šetří posypový materiál, ale nevýhodou je přibližně 3x větší cena. Do posypové směsi se přidává protispékací prostředek, který zamezí tvorbě hrudek. Posypová sůl má pH  kolem pH7 až pH9, směs na bázi NaCl obsahuje kolem 97 až 98 % této látky, malou část tvoří chlorid hořečnatý (MgCl2). Účinnost solení se zvyšuje posypem skrápěnou solí, kdy se v posypovém voze vytváří vodná směs soli, která po aplikaci snižuje jak spotřebu soli, tak čas nutný na odstranění ledu.

Obrázek znázorňuje fázový diagram směsi led + NaCl. Na vodorovné ose je vynesena koncentrace soli v procentech a na svislé ose teplota. Pro každou dvojici teplota-koncentrace můžeme v diagramu najít stav, ve kterém se směs právě nachází.

fazovy diagram led a NaCl

Například při teplotě 10 °C a 5% koncentraci jsme v oblasti Liquid, tedy tekutina (roztok). Všechna sůl je rozpuštěna. Zvýšíme-li ale při stejné teplotě koncentraci na 40 %, voda už tolik soli pojmout nedokáže a nějaká sůl zůstane nerozpuštěna – nacházíme se v části Liquid + NaCl. Teplota tání s rostoucí koncentrací nejprve klesá. Přechod Liquid -> Liquid + Ice je pro 0% koncentraci na 0 °C a klesá až k –21,1 °C pro asi 23% koncentraci soli ve vodě. Tento bod se nazývá "eutektický bod". Tání nějakou dobu trvá - tím déle, čím blíže je teplota eutektickému bodu. Dalším solením (zvyšováním koncentrace soli) už teplota tání neklesá, místo toho se dostáváme do oblasti, ve které vedle sebe existuje tekutá voda a hydrohalit (NaCl·2H2O). Pokud klesne teplota klesne výrazně pod –20 °C, solení silnic chloridem sodným je principiálně úplně zbytečné. Ledu se tím nezbavíme, protože netaje.

Více o použití posypových materiálů na: http://envi.upce.cz/pisprace/ks_pce/04/vavrinek.pdf

s využitím webu FyzWeb

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2 (7x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře