Superkylning av vatten är enkelt och roligt. I princip kyler du vatten under dess fryspunkt och kristalliserar till is på kommando. Här finns steg-för-steg-instruktioner för superkylning av vatten med hjälp av två olika metoder.
Metod #1: Supercooling Bottled Water
Supercooling bottled water in a home freezer is the easy. Det enda ”knepet” är att flaskvattnet måste vara någorlunda rent. Fiji-vatten är ett av de mest pålitliga märkena att använda, men vilket vatten som helst som renats genom omvänd osmos eller destillation fungerar bra. Anledningen till att flaskvatten fungerar bättre än kranvatten är att kranvatten innehåller små partiklar, upplösta mineraler och upplösta gaser som utgör kärnor för isbildning. Du kan fortfarande superkyla kranvatten, men låt det först stå i flera timmar så att eventuella bubblor kan komma ut.
- Placera en oöppnad vattenflaska i frysen. Fyll också en flaska av samma storlek med kranvatten.
- Låt flaskorna kyla ostört i cirka 2-1/2 timme. Den exakta tiden som behövs för att superköla vatten beror på temperaturen i frysen och storleken på vattenflaskan. Rör inte någon av flaskorna, men titta för att se om kranvattnet har frusit. När kranvattnet fryser betyder det att det renade flaskvattnet är superkylt. (Om vattnet i båda flaskorna är fruset måste du smälta isen och börja om igen, men kontrollera flaskorna efter mindre tid. Om båda flaskorna fryser igen har du antingen väntat för länge igen eller så var flaskvattnet inte tillräckligt rent.)
- Ta försiktigt ut flaskan med superkylt vatten ur frysen.
- Initiera kristalliseringen till is genom att skaka flaskan eller genom att öppna den och hälla vätskan över en isbit eller en bit fryst isglass.
Metod nr 2: Superkyla ett glas vatten
Du behöver ingen frys för att superkyla vatten. Allt du behöver är is och lite salt. När du strör salt på is löser den lilla mängden smält is (flytande vatten) upp saltet och upplever en fryspunktsdepression. Detta sänker isens temperatur till under 0 °C eller 32 °F. Det är ett praktiskt sätt att frysa hemgjord glass som också fungerar för att underkylda vatten.
- Fyll en stor skål med is. Strö ett par matskedar salt över isen.
- Endera kyla en vattenflaska (med flaska kranvatten, som referens) i den saltade isen eller placera ett glas renat vatten i skålen (med termometer, så att du vet när det är underkylt). Se till att nivån på isen ligger över vätskenivån i behållaren.
- För ett glas som bara innehåller ett par matskedar vatten tar det bara cirka 15 minuter att superkyla vätskan. Vatten på flaska tar längre tid och du kan behöva fylla på isen i skålen om för mycket smälter.
- Frys det underkylda vattnet till is genom att störa det eller genom att släppa en liten isbit i vattnet.
Hur underkylning av vatten fungerar
Vatten fryser normalt till is vid 0 °C eller 32 °F, men det kan underkylas vid vanliga tryck ner till en temperatur så låg som -48,3 °C eller -55 °F, så länge det inte finns några kärnbildningsplatser som stödjer iskristalltillväxt. I den nedre delen av temperaturintervallet är underkylt vatten glasaktigt vatten. Det är med andra ord ett amorft fast ämne, men inte kristallin is. Men strax under fryspunkten är det fortfarande en vätska.
När temperaturen sjunker under fryspunkten kristalliserar inte superkylt vatten på grund av hur vattenmolekylerna organiserar sig när de kyls ned. Normal is är hexagonal is (som sexsidiga snökristaller), men vätebindning ger vatten andra alternativ. Underkylt vatten har tetraedriska vattenmolekyler och pentameriska vattenkluster. Så även om hexagonal is är stabilare än flytande vatten bildar den inte sin föredragna kristallstruktur om den inte störs eftersom det tetraedriska och pentameriska vattnet är ”i vägen”.
Superkylning vs fryspunktsdepression
Vissa människor förväxlar superkylning med fryspunktsdepression. Även om båda processerna leder till att en vätska fryser vid en temperatur under den normala fryspunkten, handlar superkylning om ett rent ämne. Fryspunktsdepression uppstår när upplösta partiklar avbryter molekylernas organisation från den flytande till fasta fasen.
Exempel på underkylt vatten i naturen
Superkylning av vatten är ett naturligt fenomen. Den förekommer i cumulus- och stratusmoln. Flygplan använder avisningssystem eftersom annars underkylt vatten kristalliseras till is när vingarna stör det.
Frysande regn är ett annat exempel på underkylt vatten. När regnet träffar en yta kristalliseras det till is.
Om du gillade det här projektet kan du läsa ett annat roligt exempel på superkylning, nämligen varm is!