Superkøling af vand er nemt og sjovt. Dybest set afkøler du vand under dets frysepunkt og krystalliserer til is på kommando. Her er trin-for-trin instruktioner til superkøling af vand ved hjælp af to forskellige metoder.
Metode #1: Superkøling af flaskevand
Superkøling af flaskevand i en hjemmefyser er den nemme. Det eneste “trick” er, at flaskevandet skal være rimeligt rent. Fiji-vand er et af de mest pålidelige mærker at bruge, men ethvert vand, der er renset ved omvendt osmose eller destillation, fungerer godt. Grunden til, at flaskevand fungerer bedre end vand fra hanen, er, at vand fra hanen indeholder små partikler, opløste mineraler og opløste gasser, som danner kimdannelsessteder for is. Du kan stadig afkøle vand fra hanen, men lad det først stå i flere timer, så eventuelle bobler kan slippe ud.
- Sæt en uåbnet flaske vand i fryseren. Fyld også en flaske af samme størrelse med vand fra hanen.
- Lad flaskerne køle uforstyrret ned i ca. 2-1½ time. Den nøjagtige tid, der er nødvendig for at underkøle vandet, afhænger af temperaturen i fryseren og størrelsen på vandflasken. Rør ikke ved nogen af flaskerne, men se efter, om hanevandet er frosset. Når hanevandet fryser, betyder det, at det rensede flaskevand er superkølet. (Hvis vandet i begge flasker er frosset, skal du smelte isen og starte forfra, men tjek flaskerne efter mindre tid. Hvis begge flasker fryser igen, har du enten ventet for længe igen, eller også var flaskevandet ikke tilstrækkeligt rent.)
- Tag forsigtigt flasken med det superkølede vand ud af fryseren.
- Initiér krystalliseringen til is ved at ryste flasken eller ved at åbne den og hælde væsken over et stykke is eller en smule frossen ispind.
Metode nr. 2: Superkøl et glas vand
Du behøver ikke en fryser for at superkøle vand. Du skal blot bruge is og noget salt. Når du drysser salt på is, opløser den lille mængde smeltet is (flydende vand) saltet og oplever et frysepunktsfald. Dette sænker isens temperatur til under 0 °C eller 32 °F. Det er en praktisk måde at fryse hjemmelavet is på, som også fungerer til underafkøling af vand.
- Fyld en stor skål med is. Drys et par spiseskefulde salt over isen.
- Enten afkøler du en vandflaske (med flaske med ledningsvand, til orientering) i den saltede is, eller du stiller et glas renset vand i skålen (med termometer, så du ved, hvornår det er underafkølet). Sørg for, at isens niveau er over væskeniveauet i beholderen.
- For et glas, der kun indeholder et par spiseskefulde vand, tager det kun ca. 15 minutter at superkøle væsken. Vand på flaske tager længere tid, og det kan være nødvendigt at genopfylde isen i skålen, hvis der smelter for meget.
- Fryse det superkølede vand til is ved at forstyrre det eller ved at lade et lille stykke is falde ned i vandet.
Hvordan underafkøling af vand virker
Vand fryser normalt til is ved 0 °C eller 32 °F, men det kan underafkøles ved almindeligt tryk ned til en temperatur så lav som -48,3 °C eller -55 °F, så længe der ikke er nogen kernedannelsessteder, der understøtter iskrystalvækst. I den nederste ende af temperaturområdet er superkølet vand glasagtigt vand. Med andre ord er det et amorf fast stof, men ikke krystallinsk is. Men lige under frysepunktet er det stadig en væske.
Når temperaturen falder under frysepunktet, krystalliserer superkølet vand ikke på grund af den måde, vandmolekylerne organiserer sig på, når de afkøles. Normal is er sekskantet is (ligesom sekskantede snekrystaller), men hydrogenbindinger giver vand andre muligheder. Superkølet vand har tetraedriske vandmolekyler og pentameriske vandklynger. Så selv om hexagonal is er mere stabil end flydende vand, danner den ikke sin foretrukne krystalstruktur, medmindre den forstyrres, fordi det tetraedriske og pentamere vand er “i vejen.”
Superkøling vs. frysepunktsdepression
Nogle mennesker forveksler superkøling med frysepunktsdepression. Mens begge processer får en væske til at fryse ved en temperatur under det normale frysepunkt, involverer superkøling et rent stof. Frysepunktsdepression opstår, når opløste partikler afbryder molekylernes organisering fra den flydende til den faste fase.
Eksempler på superkølet vand i naturen
Superkøling af vand er et naturligt fænomen. Det forekommer i cumulus- og stratusskyer. Fly anvender afisningssystemer, fordi ellers underafkølet vand krystalliserer til is, når vingerne forstyrrer det.
Frostregn er et andet eksempel på underafkølet vand. Når regnen rammer en overflade, krystalliserer den til is.
Hvis du kunne lide dette projekt, så er et andet sjovt eksempel på superkøling varm is!