Superchłodzenie wody jest łatwe i przyjemne. Zasadniczo, schładzasz wodę poniżej jej punktu zamarzania i krystalizuje się w lód na rozkaz. Oto instrukcje krok po kroku dotyczące superchłodzenia wody przy użyciu dwóch różnych metod.
Metoda #1: Superchłodzenie wody butelkowanej
Superchłodzenie wody butelkowanej w domowej zamrażarce jest łatwe. Jedyny „trick” jest że butelkowana woda potrzebuje być rozsądnie czysta. Fiji woda jest jeden niezawodnych marek używać, ale jakaś woda oczyszczająca przez odwróconą osmozę lub destylację pracuje dobrze. Powodem, dla którego woda butelkowana działa lepiej niż woda z kranu jest to, że woda z kranu zawiera drobne cząstki stałe, rozpuszczone minerały i rozpuszczone gazy, które zapewniają miejsca nukleacji do tworzenia się lodu. Możesz nadal superchłodzić wodę z kranu, ale najpierw pozwól jej usiąść na kilka godzin, aby pęcherzyki powietrza mogły się ulotnić.
- Umieść nieotwartą butelkę wody w zamrażarce. Napełnij również butelkę tej samej wielkości wodą z kranu.
- Pozwól butelkom schłodzić się bez zakłóceń przez około 2-1/2 godziny. Dokładny czas potrzebny do superchłodzenia wody zależy od temperatury zamrażarki i rozmiaru butelki z wodą. Nie przeszkadzaj żadnej z butelek, ale sprawdź, czy woda z kranu zamarzła. Jeśli woda z kranu zamarznie, oznacza to, że oczyszczona woda w butelce jest superchłodzona. (Jeśli woda w obu butelkach jest zamarznięta, trzeba stopić lód i zacząć od nowa, ale sprawdź butelki po krótszym czasie. Jeśli obie butelki znów zamarzną, to albo znów czekaliście zbyt długo, albo butelkowana woda nie była wystarczająco czysta.)
- Ostrożnie wyjmijcie butelkę superchłodzonej wody z zamrażarki.
- Zapoczątkuj krystalizację w lodzie potrząsając butelką lub otwierając ją i wylewając płyn na kawałek lodu lub kawałek zamrożonego popsicle.
Metoda #2: Supercool a Glass of Water
Nie potrzebujesz zamrażarki do supercoolingu wody. Wszystko czego potrzebujesz to lód i trochę soli. Kiedy posypujesz lód solą, niewielka ilość roztopionego lodu (ciekłej wody) rozpuszcza sól i doświadcza depresji punktu zamarzania. To obniża temperaturę lodu poniżej 0 °C lub 32 °F. Jest to przydatny sposób na zamrożenie lodów domowej roboty, który sprawdza się również w przypadku superchłodzenia wody.
- Wypełnij dużą miskę lodem. Posyp lód kilkoma łyżkami soli.
- W solonym lodzie schłodź butelkę wody (z butelką wody z kranu, dla odniesienia) lub umieść szklankę oczyszczonej wody w misce (z termometrem, więc wiesz, kiedy jest superchłodzona). Upewnij się, że poziom lodu jest powyżej poziomu cieczy w pojemniku.
- Dla szklanki zawierającej tylko kilka łyżek stołowych wody, to trwa tylko około 15 minut, aby supercool cieczy. W przypadku wody butelkowanej trwa to dłużej i może być konieczne uzupełnienie lodu w misce, jeśli zbyt dużo się rozpuści.
- Zamrożenie przechłodzonej wody w lód poprzez jej naruszenie lub wrzucenie małego kawałka lodu do wody.
Jak działa przechłodzenie wody
Woda normalnie zamarza w lód w temperaturze 0 °C lub 32 °F, ale może być przechłodzona przy zwykłym ciśnieniu do temperatury tak niskiej jak -48,3 °C lub -55 °F, o ile nie ma miejsc nukleacji wspierających wzrost kryształów lodu. W dolnej granicy zakresu temperatur przechłodzona woda jest wodą szklistą. Innymi słowy, jest to amorficzne ciało stałe, ale nie krystaliczny lód. Ale, tuż poniżej punktu zamarzania jest to nadal ciecz.
Jak temperatury spadają poniżej zera, woda przechłodzona nie krystalizuje się z powodu sposobu, w jaki cząsteczki wody organizują się podczas chłodzenia. Normalny lód jest sześciokątny (jak sześcioboczne kryształy śniegu), ale wiązanie wodorowe daje wodzie inne możliwości. Superchłodzona woda ma tetraedryczne cząsteczki wody i pentameryczne skupiska wody. Tak więc, mimo że lód heksagonalny jest bardziej stabilny niż woda w stanie ciekłym, nie tworzy preferowanej struktury krystalicznej, chyba że jest zaburzony, ponieważ woda tetraedryczna i pentameryczna „przeszkadza”.”
Supermłodzenie a obniżenie punktu zamarzania
Niektórzy ludzie mylą przechłodzenie z obniżeniem punktu zamarzania. Podczas gdy oba procesy powodują zamarzanie cieczy w temperaturze niższej od normalnej temperatury zamarzania, przechłodzenie dotyczy czystej substancji. Depresja punktu zamarzania występuje, gdy rozpuszczone cząsteczki przerywają organizację cząsteczek z fazy ciekłej do stałej.
Przykłady przechłodzonej wody w przyrodzie
Przechłodzenie wody jest zjawiskiem naturalnym. Występuje ono w chmurach cumulus i stratus. Samoloty stosują systemy odladzania, ponieważ w przeciwnym razie przechłodzona woda krystalizuje się w lód, gdy skrzydła ją naruszają.
Zamarzający deszcz jest innym przykładem przechłodzonej wody. Kiedy deszcz uderza w powierzchnię, krystalizuje się w lód.
Jeśli podobał Ci się ten projekt, innym zabawnym przykładem przechłodzenia jest gorący lód!
.