Намаляването на точката на замръзване на водата е лесно. Всичко, което трябва да направите, е да добавите сол, захар или друго разтворено вещество. Отиването в обратна посока и повишаването на температурата на замръзване на водата не е толкова лесно. Всъщност някои учени се съмняват дори това да се прави. Въпреки това, въпреки че може да е вярно, че не можете да повишите точката на замръзване чрез добавяне на разтворено вещество, изследователите са открили други начини за точката на замръзване на преохладената вода. Единият е чрез използване на електричество, а другият е чрез добавяне на алкохол или тестостерон. Тези методи работят само с чиста вода.
Започнете с преохладена вода и добавете алкохол
Процесът, при който водата замръзва, се усложнява от факта, че водата е полярна молекула, което означава, че макар нейният нетен заряд да е нула, той има положителен и отрицателен край, като магнит. Водните молекули се свързват електрически помежду си и с примесите във водата чрез образуване на водородни връзки и те се сливат по-лесно в лед, ако водата съдържа примеси. Ако можете да намерите начин да спрете капчица чиста вода във въздуха, без да я докосвате до нищо, той може да остане в течно състояние при температури доста под 0 градуса по Целзий (32 градуса Фаренхайт). Такава преохладена вода може да остане в течно състояние, докато температурата падне до -40 C (-40 F).
Добавянето на алкохол към водата обаче променя нейното поведение. Когато се охлади, алкохолът образува подобни на лед шестоъгълници и водните капчици се слеят около тях, вместо да се носят свободно една около друга. Шестоъгълните структури осигуряват същия тип стабилност като твърдите примеси. Чрез добавяне на алкохол учените са установили, че могат да повишат точката на замръзване на чиста вода до 0 С.
Електричеството може също да повиши точката на замръзване на водата
Израелски учени опитаха различен подход за повишаване на температурата, при която преохладената вода ще замръзне. Те създадоха заредени клетки, като поставиха пироелектрични кристали вътре в медни цилиндри. Те поставиха тези клетки във влажна стая и намалиха температурата, докато водата започна да се кондензира върху кристалите. Те продължиха да понижават температурата и установиха, че капчиците замръзват при -12,5 C (9,5 F) на незаредена повърхност, но на положително заредена повърхност те замръзват при -7 C (19,4 C). На отрицателно заредена повърхност водата замръзна при -18 C (-0,4 F).
Експериментът даде още по-изненадващ резултат. Изследователите установили, че водните капчици остават течни върху отрицателно заредена повърхност в продължение на 10 минути при -11 C (12.2 ° F), но когато зарядът се разсее, те могат да доведат до замръзване на капчиците, като повишат стайната температура до -8 C (17,6 F). Причината е, че повишаването на стайната температура генерира положителен заряд върху кристалите.
Саждите и тестостеронът също работят
Учените знаят, че добавянето на сажди към чиста вода повишава точката на замръзване с около 7 градуса по Целзий, но това е нищо в сравнение с мъжкия хормон тестостерон. Той може да повиши точката на замръзване на преохладената чиста вода от -40 C до -1 C (30,2 F). Изследователите не са сигурни как става това, но подозират, че механизмът е подобен на този на алкохола.
Намаляване на точката на замръзване
Количеството, което можете да намалите точката на замръзване на водата, зависи от концентрацията на разтвореното вещество, което добавяте, но не можете да понижавате точката на замръзване за неопределено време. Всъщност нулевата точка по скалата на Фаренхайт (-17,8 C) се определя като температура на замръзване на наситен разтвор на солена вода. Повече сол няма да се разтвори в наситен разтвор, така че 0 F е най-ниската температура, до която можете да понижите точката на топене на водата със сол. Възможно е обаче да преохладите водата, за да остане в течно състояние при още по-ниски температури. Изследователите от Университета в Юта са определили температурата, при която водата абсолютно трябва да замръзне, да бъде -48 C (-55 F).
