Fizyka dla każdego

Rolka internetowa prof. Grzegorza Karwasza "Czy sypać sól na chodniki" cieszy się wielką popularnością.

Rolka trwa dwie minuty, ale powstawała ponad 40 lat: niektóre idee muszą się w głowie ułożyć.

    

Ekonomia rządzi decyzjami

Mój pierwszy dyplom to Ekonomika Handlu Zagranicznego na Uniwersytecie Gdańskim w Sopocie. Studiowałem tam, jak to dziś mówię, "w ciemnych czasach komunizmu", które nie były wcale tak ciemne a i komunizm był inny niż u sąsiadów - miękki, ludzki, inteligentny.

Mieliśmy w tych c.cz.k. znakomitych wykładowców. Pierwszym, jakiego zapamiętałem, jest dr Jan Kuligowski (nie miał habilitacji, z powodów c.cz.k). Już na pierwszym wykładzie wyjaśnił nam, dlaczego kurs ekonomii politycznej (czyli społecznej, i to w dodatku kapitalizmu) jest tak ważny. To ekonomia rządzi światem. I jako przykład podawał, że Japończycy wyliczyli, jakie straty ekonomiczne przynoszą wypadki samochodowe, i to nie w kategoriach zniszczonych pojazdów, ale straconych dni pracy i kosztów leczenia.

Stąd w mojej rolce konkluzja, że koszty leczenia złamanego biodra to dziesiątki, jeśli nie setki tysięcy złotych. Nie mówiąc o cierpieniach chorego.

Kompromis

Oczywiście, gdyby sól nie szkodziła butom, roślinności, no i byłaby za darmo, to można by ją sypać do woli. A jak to w życiu jest, racjonalne decyzje wymagają kompromisów, czytaj: coś za coś.

Chlorek sodu jest w miarę łatwo dostępny (nie jak w starożytności, gdzie sól była tak cenna, że płacono nią żołd żołnierzy - "salario pagato con sale" - po włosku).

Czyli, istnieją przesłanki ekonomiczne aby sypać sól na chodniki, mimo jasnych przeciwskazań ekologicznych, wspomnianych butów itd. Ale nauki techniczne też czemuś służą, i stąd początek mojej narracji.

Eutektyka

Słowem kluczowym, z którego wywodzi się część techniczna narracji jest "eutektyka", czyli stop o najniższej temperaturze topnienia. Tak się to definiuje, co niedużo  nam mówi, bo greckie słowo zastąpujemy zlepkiem słów po polsku.

Świadomość atomowej struktury materii bardzo nam pomaga. Ale też umiejęność obserwacji świata.

Ktokolwiek nosi jakikolwiek przedmiot ze złota, dziwi się, że nie jest on z czystego złota. Pewno z oszczędności? Trochę tak, ale też z powodów technicznych: stop złota z miedzią jest mechanicznie odporniejszy niż czyste złoto i ma niższą temperaturę topnienia niż oba składniki (Cu 1085ºC , Au 1064ºC). Przy składzie 40% (jako ilość atomów, a 18% CU wagowo) Cu i 60% Au temperatura topnienia wynosi około 910ºC. Jak mówię w rolce, atomy miedzi i złota wzajemnie się "rozpychają", przez co temperatura topnienia się obniża.

W rolce pokazuję wykres fazowy cyna-ołów: topienie się stopu Sn-Pb obserwujemy przy każdym (domowym nawet) lutowaniu. Temperatura topnienia czystej cyny to 232ºC, ołowiu 327 ºC a eutektyki 183 ºC (zobacz zdjęcie nr 2 powyżej)

Bardzo ładny wykres Sn-Pb znajdzie Czytelnik na stronie:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sn-pb-phase-diagram.jpg

Filipssss, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons

Górna część wykresu to stop stopiony. Część pod linią poziomą - stop zestalony. Części na marginesach, zaznaczone jako alfa i beta to, odpowiednio, zestalona cyna, z małą domieszką ołowiu, i na odwrót. "Trójkąty" L + beta i L + alfa to ciecz, z pływającymi kryształkami cyny (z domieszką Pb) i ołowiu (z domieszką Sn). Bogactwo zagadnień w dziedzinie materiałoznawstwa znajdzie Czytelnik w moich wykładach "Budowa i podstawowe własności materiałów", na stronach Katedry Dydaktyki Fizyki UMK.

 

Sól i lód

Wykres fazowy sól-lód nie jest tak "piękny" jak Sn-Pb. Dodanie soli do wody obniża temperaturę krzepnięcia - na zdjęciach na rolce z Gdańska widać to "gołym okiem" - nawet gdy w styczniu (2026) Motława zamarzła, na Bałtyku była jedynie przybrzeżna kra.  

Na zdjęciu nr 3 jest to lewa, opadająca gałąź wykresu fazowego. Punkt eutektyczny wynosi około -21ºC przy około 23% (wagowo) NaCl. Stąd moje stwierdznie w rolce: "dużo!"

Zobacz opis na stronie Katedry Dydaktyki Fizyk UMK: https://dydaktyka.fizyka.umk.pl/4_i_pol_stany_skupienia/Topnienie_lodu.html 

I stąd stwierdzenie, że trzeba najpierw usunąć śnieg, a później ewentualnie sypać sól. Sypanie soli bez pewności, że śnieg się stopi? Patrz punkt o ekonomii.

Prawa część wykresu fazowego jest zupełnie "dziwna": czysta sól topi się w 801ºC (jeśli mama pozwoli, posyp płomień gazu kilkoma ziarenkami soli - ale tylko jeśli mama pozwoli).

W rolce mówię też, że to nie sól topi lód: sól obniża temperaturę krzepnięcia (czyli topnienia), ale układ sól-śnieg pobiera ciepło z otoczenia, czyli z chodnika. Co dodaktowo komplikuje ocenę zjawiska: trzeba myśleć!

Czyli praktycznie?

Obrazek na stronie "Fizyki dla oby-wateli" to chodnik przed moim domem. Po każdych opadach śniegu (o ilę nie jestem w Toruniu), natychmiast go odśnieżam (obfite opady śniegu są zazwyczaj w temperaturze nieco jedynie poniżej zera). Nieudeptany śnieg łatwo usunąć.

Jeśli śnieg został w międzyczasie udeptany, patrzę w niebo, czy nie nadchodzi odwilż . Mój kurs "FIzyka i chemia atmosfery znajdzie Czytelnik pod adresem   

https://dydaktyka.fizyka.umk.pl/nowa_strona/?q=Fizyka%20i%20Chemia%20Atmosfery

I kiedy temperatura nadal pozostaje poniżej zera, ale jedynie o 1-2 stopnie, sypię sól. Niezależnie od różnych opinii, nie w pełni racjonalnych.

Zawodowo, w wielu krajach sypie się też cholrek wapnia lub chlorek magnezu, których eutektyki z lodem mają niższe temperaruty topnienia. Ale to już Czytelnik sam znajdzie, gdy zechce. 

Dydaktyka kognitywistyczna

Czytelnikowi zainteresowanemu polecam natomiast moje wykłady z Dydaktyki kognitywistycznej i z Dydaktyki fizyki.

Cytuję w nich słowa prof. Zbigniewa Pietrasińskiego, z jego książki wydanej w 1972 roku (zob. powyżej o c.cz.k): 

"Myślenie jest warunkiem uczenia się, a również jego najważniejszym wynikiem".

Nic dodać, nic ująć.

Zapraszam do kolejnych rolek, już wkrótce "Ciasto wielkanocne" i "Śmigus-dyngus"

Grzegorz Karwasz

Trento, 21.03.2026