Veden alijäähdyttäminen on helppoa ja hauskaa. Periaatteessa jäähdytät veden alle sen jäätymispisteen ja se kiteytyy käskystä jääksi. Tässä on vaiheittaiset ohjeet veden alijäähdyttämiseen kahdella eri menetelmällä.
Menetelmä #1: Pulloveden alijäähdyttäminen
Pulloveden alijäähdyttäminen kotipakastimessa on helppoa. Ainoa ”juju” on, että pulloveden on oltava kohtuullisen puhdasta. Fiji-vesi on yksi luotettavimmista tuotemerkeistä, mutta mikä tahansa käänteisosmoosilla tai tislaamalla puhdistettu vesi toimii hyvin. Pullotettu vesi toimii paremmin kuin vesijohtovesi, koska vesijohtovesi sisältää pieniä hiukkasia, liuenneita mineraaleja ja kaasuja, jotka muodostavat jään muodostumispaikkoja. Voit silti alijäähdyttää vesijohtovettä, mutta anna sen ensin seistä useita tunteja, jotta mahdolliset kuplat pääsevät poistumaan.
- Pane avaamaton vesipullo pakastimeen. Täytä myös samankokoinen pullo vesijohtovedellä.
- Anna pullojen jäähtyä häiriöttä noin 2-1/2 tuntia. Tarkka aika, joka tarvitaan veden alijäähdyttämiseen, riippuu pakastimen lämpötilasta ja vesipullon koosta. Älä häiritse kumpaakaan pulloa, vaan katso, onko vesijohtovesi jäätynyt. Kun vesijohtovesi jäätyy, se tarkoittaa, että puhdistettu pullovesi on alijäähtynyt. (Jos molempien pullojen vesi on jäätynyt, sinun on sulatettava jää ja aloitettava alusta, mutta tarkista pullot pienemmän ajan kuluttua. Jos molemmat pullot jäätyvät uudelleen, joko odotit taas liian kauan tai pullovesi ei ollut riittävän puhdasta.)
- Poista pullon alijäähtynyt vesi varovasti pakastimesta.
- Aloita kiteytyminen jääksi ravistelemalla pulloa tai avaamalla se ja kaatamalla neste jääpalasen tai palan jäätynyttä jäätelöä päälle.
Menetelmä #2: Jäähdytä lasi vettä
Veden alijäähdyttämiseen ei tarvita pakastinta. Tarvitset vain jäätä ja hieman suolaa. Kun ripottelet suolaa jään päälle, pieni määrä sulaa jäätä (nestemäistä vettä) liuottaa suolaa ja kokee jäätymispisteen alenemisen. Tämä laskee jään lämpötilan alle 0 °C:n eli 32 °F:n. Se on kätevä tapa jäädyttää kotitekoista jäätelöä, joka toimii myös veden alijäähdyttämiseen.
- Täytä suuri kulho jäällä. Ripottele pari ruokalusikallista suolaa jään päälle.
- Joko jäähdytä vesipullo (vesijohtopullon kanssa, viitteeksi) suolattuun jäähän tai aseta kulhoon lasi puhdistettua vettä (lämpömittarin kanssa, jotta tiedät, milloin se on alijäähtynyt). Varmista, että jään taso on astian nestetason yläpuolella.
- Lasissa, jossa on vain pari ruokalusikallista vettä, nesteen alijäähdyttäminen kestää vain noin 15 minuuttia. Pullovedellä kestää kauemmin, ja saatat joutua täyttämään astian jäätä uudelleen, jos sitä sulaa liikaa.
- Jäädytä alijäähtynyt vesi jääksi häiritsemällä sitä tai pudottamalla pieni jääpala veteen.
Miten veden alijäähdyttäminen toimii
Vesi jäätyy normaalisti jääksi 0 °C:ssa tai 32 °F:ssä, mutta se voidaan alijäähdyttää tavallisessa paineessa jopa -48,3 °C:n tai -55 °F:n lämpötilaan, kunhan ei ole jääkiteiden kasvua tukevia ydintymiskohtia. Lämpötila-alueen alapäässä alijäähtynyt vesi on lasimaista vettä. Toisin sanoen se on amorfinen kiinteä aine, mutta ei kiteistä jäätä. Hieman jäätymispisteen alapuolella se on kuitenkin edelleen nestettä.
Lämpötilan laskiessa jäätymispisteen alapuolelle, alijäähtynyt vesi ei kiteydy, koska vesimolekyylit järjestäytyvät jäähdytettäessä. Normaali jää on kuusikulmaista jäätä (kuten kuusisivuiset lumikiteet), mutta vetysidokset antavat vedelle muita vaihtoehtoja. Alijäähtyneessä vedessä on tetraedrisiä vesimolekyylejä ja pentameerisiä vesiklustereita. Joten vaikka kuusikulmainen jää on vakaampaa kuin nestemäinen vesi, se ei muodosta haluamaansa kiderakennetta, ellei sitä häiritä, koska tetraedrinen ja pentameerinen vesi on ”tiellä.”
Supercooling vs Freezing Point Depression
Jotkut ihmiset sekoittavat supercoolingin ja jäätymispisteen masennuksen. Vaikka molemmat prosessit aiheuttavat nesteen jäätymisen normaalin jäätymispisteen alapuolella olevaan lämpötilaan, ylijäähdytyksessä on kyse puhtaasta aineesta. Jäätymispisteen aleneminen tapahtuu, kun liuenneet hiukkaset keskeyttävät molekyylien järjestäytymisen nestemäisestä faasista kiinteään faasiin.
Esimerkkejä alijäähtyneestä vedestä luonnossa
Veden alijäähtyminen on luonnollinen ilmiö. Sitä esiintyy kumulus- ja kerrospilvissä. Lentokoneissa käytetään jäänpoistojärjestelmiä, koska muuten alijäähtynyt vesi kiteytyy jääksi, kun siivet häiritsevät sitä.
Pakkassade on toinen esimerkki alijäähtyneestä vedestä. Kun sade osuu pintaan, se kiteytyy jääksi.
Jos pidit tästä projektista, toinen hauska esimerkki alijäähtymisestä on kuuma jää!