過冷却水は簡単で楽しいものです。 基本的には水を氷点下に冷やし、指令があれば氷に結晶化させるのです。 ここでは、2つの異なるmethods.
Method #1: Supercooling Bottled Water
Supercooling Bottled Water in a home freezer is the easy.を使って水を過冷却するステップバイステップの手順があります。 唯一の「コツ」は、ペットボトルの水がそれなりに純度の高いものである必要があることです。 フィジーウォーターは最も信頼できるブランドですが、逆浸透膜や蒸留で浄化された水であれば、どんなものでもうまくいきます。 水道水よりボトルウォーターの方がいいのは、水道水には微粒子や溶けたミネラル、溶けたガスなどが含まれていて、それが氷を作る核になるからです。 水道水でも過冷却は可能ですが、まず数時間放置して気泡が抜けるようにします。
- 未開封の水の入ったボトルを冷凍庫に入れます。
- 同じ大きさのボトルに水道水を入れて、2時間から1時間半ほどそのまま冷やします。 過冷却に必要な時間は、冷凍庫の温度と水筒の大きさによって異なります。 どちらのボトルも邪魔をせず、水道水が凍っていないかどうか見てください。 水道水が凍ったら、精製されたボトルの水が過冷却されたことを意味します。 (もし両方のボトルの水が凍っていたら、氷を溶かしてやり直す必要がありますが、時間をおいてからボトルの状態を確認してください。 もし両方のボトルが再び凍結した場合は、また長く待ちすぎたのか、さもなければボトルの水の純度が十分でなかったかのどちらかです)
- 過冷却水のボトルを注意深く冷凍庫から取り出してください。
- ボトルを振って氷に結晶化させるか、ボトルを開けて氷やアイスキャンディーの上に液体を注ぎます。
方法2：グラスの水を過冷却する
水を過冷却するのに冷凍庫は必要ありません。 必要なのは氷と塩だけです。 氷に塩をまぶすと、少量の溶けた氷（液体の水）が塩を溶かし、凝固点降下を起こします。 これにより、氷の温度は0℃以下に下がります。 水を過冷却するのにも有効で、自家製アイスクリームを凍らせるのに便利な方法です。
- 大きめのボウルに氷を詰めます。 氷の上に塩を大さじ2杯ほど振りかけます。
- 塩を入れた氷の中で水筒（参考までに水道水を入れたペットボトル）を冷やすか、ボウルに精製水を入れたグラス（温度計付きなので過冷却が分かります）を置きます。 氷の高さが容器の液面より上になるようにしてください。
- 大さじ2杯程度の水しか入っていないグラスの場合、液体を過冷却するのに15分程度しかかかりません。 ペットボトルの水はもっと時間がかかりますし、溶けすぎた場合はボウルに氷を補充する必要があります。
- 過冷却された水を邪魔したり、小さな氷を水に落としたりして、氷に凍らせることができます。
過冷却のしくみ
水は通常0℃で氷になりますが、氷の結晶を作る核がなければ通常の圧力で-48.3℃、-55°Fまで過冷却させることができます。 この温度域の最下部では、過冷却水はガラス状の水となる。 つまり、結晶性の氷ではなく、非結晶性の固体である。 しかし、凝固点直下ではまだ液体です。
温度が氷点下になると、過冷却水は冷やされても水の分子が組織化するため、結晶化しません。 通常の氷は六角形の氷（6面の雪の結晶のようなもの）ですが、水素結合によって水には他の選択肢が与えられます。 過冷却水は、四面体の水分子と五面体の水クラスターを持っています。 ですから、六角形の氷は液体の水よりも安定ですが、四面体の水と五面体の水が「邪魔」なので、邪魔されない限り好ましい結晶構造を形成しません。
Supercooling vs Freezing Point Depression
過冷却と凝固点降下を混同している人がいます。 どちらも通常の凝固点より低い温度で液体を凍らせるプロセスですが、過冷却は純粋な物質が対象です。
自然界における過冷却水の例
水の過冷却は自然現象である。 積乱雲や筋斗雲で発生します。
氷結した雨も過冷却水の一例です。
このプロジェクトを楽しんでいただけたなら、過冷却の別の楽しい例として、熱い氷があります！
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