Wasser zu unterkühlen ist einfach und macht Spaß. Im Grunde genommen kühlt man Wasser unter seinen Gefrierpunkt und es kristallisiert auf Kommando zu Eis. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Unterkühlung von Wasser mit zwei verschiedenen Methoden.
Methode Nr. 1: Unterkühlung von Wasser in Flaschen
Die Unterkühlung von Wasser in Flaschen in einem Gefrierschrank zu Hause ist ganz einfach. Der einzige „Trick“ ist, dass das Wasser in der Flasche einigermaßen rein sein muss. Fidschi-Wasser ist eine der zuverlässigsten Marken, die man verwenden kann, aber jedes Wasser, das durch Umkehrosmose oder Destillation gereinigt wurde, funktioniert gut. Der Grund, warum Flaschenwasser besser funktioniert als Leitungswasser, ist, dass Leitungswasser winzige Partikel, gelöste Mineralien und gelöste Gase enthält, die als Keimzellen für die Eisbildung dienen. Sie können Leitungswasser trotzdem unterkühlen, aber lassen Sie es zunächst einige Stunden stehen, damit die Bläschen entweichen können.
- Legen Sie eine ungeöffnete Flasche Wasser in den Gefrierschrank. Fülle außerdem eine Flasche gleicher Größe mit Leitungswasser.
- Lasse die Flaschen etwa 2-1/2 Stunden lang ungestört abkühlen. Die genaue Zeit, die zum Unterkühlen des Wassers benötigt wird, hängt von der Temperatur des Gefrierschranks und der Größe der Wasserflasche ab. Stören Sie keine der beiden Flaschen, aber schauen Sie nach, ob das Leitungswasser gefroren ist. Wenn das Leitungswasser gefriert, bedeutet dies, dass das gereinigte Flaschenwasser unterkühlt ist. (Wenn das Wasser in beiden Flaschen gefroren ist, müssen Sie das Eis schmelzen und von vorne beginnen, aber überprüfen Sie die Flaschen nach kürzerer Zeit. Wenn beide Flaschen wieder gefrieren, hast du entweder wieder zu lange gewartet oder das Wasser in der Flasche war nicht rein genug.)
- Nimm die Flasche mit dem unterkühlten Wasser vorsichtig aus dem Gefrierschrank.
- Initiiere die Kristallisation zu Eis, indem du die Flasche schüttelst oder sie öffnest und die Flüssigkeit über ein Stück Eis oder ein gefrorenes Eis am Stiel gießt.
Methode #2: Ein Glas Wasser unterkühlen
Du brauchst keinen Gefrierschrank, um Wasser unterzukühlen. Alles, was du brauchst, ist Eis und etwas Salz. Wenn du Salz auf Eis streust, löst die kleine Menge geschmolzenen Eises (flüssiges Wasser) das Salz auf und senkt den Gefrierpunkt. Dadurch sinkt die Temperatur des Eises unter 0 °C oder 32 °F. Dies ist eine praktische Methode zum Einfrieren von selbstgemachtem Eis, die auch zum Unterkühlen von Wasser geeignet ist.
- Füllen Sie eine große Schüssel mit Eis. Streue ein paar Esslöffel Salz über das Eis.
- Etweder kühlst du eine Wasserflasche (mit einer Flasche Leitungswasser) in dem gesalzenen Eis oder du stellst ein Glas mit gereinigtem Wasser in die Schüssel (mit Thermometer, damit du weißt, wann es unterkühlt ist). Vergewissern Sie sich, dass der Eisstand über dem Flüssigkeitsstand im Behälter liegt.
- Bei einem Glas, das nur ein paar Esslöffel Wasser enthält, dauert es nur etwa 15 Minuten, bis die Flüssigkeit unterkühlt ist. Bei Wasser in Flaschen dauert es länger, und es kann sein, dass Sie das Eis in der Schale nachfüllen müssen, wenn zu viel schmilzt.
- Gefrieren Sie das unterkühlte Wasser zu Eis, indem Sie es umrühren oder ein kleines Stück Eis in das Wasser fallen lassen.
Wie die Unterkühlung von Wasser funktioniert
Wasser gefriert normalerweise bei 0 °C oder 32 °F zu Eis, aber es kann bei normalem Druck bis zu einer Temperatur von -48,3 °C oder -55 °F unterkühlt werden, solange es keine Keimstellen gibt, die das Wachstum von Eiskristallen unterstützen. Am unteren Ende des Temperaturbereichs ist unterkühltes Wasser glasiges Wasser. Mit anderen Worten, es ist ein amorpher Feststoff, aber kein kristallines Eis. Aber knapp unter dem Gefrierpunkt ist es immer noch flüssig.
Wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt sinkt, kristallisiert unterkühltes Wasser nicht mehr, weil sich die Wassermoleküle beim Abkühlen anders organisieren. Normales Eis ist sechseckig (wie sechseckige Schneekristalle), aber durch Wasserstoffbrückenbindungen hat Wasser andere Möglichkeiten. Unterkühltes Wasser hat tetraedrische Wassermoleküle und pentamere Wassercluster. Obwohl hexagonales Eis stabiler ist als flüssiges Wasser, bildet es seine bevorzugte Kristallstruktur nicht aus, wenn es nicht gestört wird, weil das tetraedrische und pentamere Wasser „im Weg“ ist.
Unterkühlung vs. Gefrierpunktserniedrigung
Manche Leute verwechseln Unterkühlung mit Gefrierpunktserniedrigung. Während beide Prozesse dazu führen, dass eine Flüssigkeit bei einer Temperatur unterhalb des normalen Gefrierpunkts gefriert, handelt es sich bei der Unterkühlung um eine reine Substanz. Eine Gefrierpunktserniedrigung tritt auf, wenn gelöste Teilchen die Organisation der Moleküle von der flüssigen in die feste Phase unterbrechen.
Beispiele für unterkühltes Wasser in der Natur
Die Unterkühlung von Wasser ist ein natürliches Phänomen. Sie tritt in Kumulus- und Stratuswolken auf. Flugzeuge verwenden Enteisungssysteme, weil sonst unterkühltes Wasser zu Eis kristallisiert, wenn die Tragflächen es stören.
Ein weiteres Beispiel für unterkühltes Wasser ist gefrierender Regen. Wenn der Regen auf eine Oberfläche trifft, kristallisiert er zu Eis.
Wenn dir dieses Projekt gefallen hat, dann ist ein weiteres lustiges Beispiel für Unterkühlung heißes Eis!