Snížení bodu tuhnutí vody je snadné. Jediné, co musíte udělat, je přidat sůl, cukr nebo jakoukoli jinou rozpuštěnou látku. Jít opačným směrem a zvýšit teplotu mrazu vody není zdaleka tak snadné. Někteří vědci ve skutečnosti pochybují, že by se to vůbec dalo udělat. I když je pravda, že bod tuhnutí nelze zvýšit přidáním rozpuštěné látky, objevili vědci i jiné způsoby, jak dosáhnout bodu mrazu podchlazené vody. Jeden používá elektřinu a druhý přidává alkohol nebo testosteron. Tyto metody fungují pouze s čistou vodou.
Začněte podchlazenou vodou a přidejte alkohol
Proces, při kterém voda zamrzá, je komplikován skutečností, že voda je polární molekula, což znamená, že i když je její čistý náboj nulový, má kladný a záporný konec, jako magnet. Molekuly vody se elektricky vážou na sebe navzájem a na nečistoty ve vodě vytvářením vodíkových vazeb, a pokud voda obsahuje nečistoty, snáze se slučují do ledu. Pokud najdete způsob, jak suspendovat kapku čisté vody ve vzduchu, aniž by se jí cokoli dotklo, mohlo by zůstat v kapalném stavu při teplotách hluboko pod 0 stupňů Celsia (32 stupňů Fahrenheita). Taková podchlazená voda může zůstat v kapalném stavu, dokud teplota neklesne na -40 ° C.
Přidání alkoholu do vody však mění jeho chování. Po ochlazení vytvoří alkohol ledové šestiúhelníky a kapičky vody se kolem nich spojí, místo aby se volně vznášely kolem sebe. Šestiúhelníkové struktury poskytují stejný typ stability jako pevné nečistoty. Přidáním alkoholu vědci zjistili, že mohou zvýšit bod tuhnutí čisté vody na 0 ° C.
Elektřina může také zvýšit bod mrazu vody
Izraelští vědci zkoušeli jiný přístup ke zvýšení teploty, při které by podchlazená voda zmrzla. Vytvořili nabité buňky umístěním pyroelektrických krystalů do měděných válců. Umístili tyto buňky do vlhké místnosti a snižovali teplotu, dokud nezačala kondenzovat voda na krystalech. Pokračovali ve snižování teploty a zjistili, že kapičky zmrzly při -12,5 ° C na nenabitém povrchu, ale na kladně nabitém povrchu zmrzly při -7 ° C (19,4 ° C). Na záporně nabitém povrchu voda zamrzla při -18 ° C (-0,4 ° F).
Experiment přinesl ještě překvapivější výsledek. Vědci zjistili, že vodní kapky zůstaly kapalné na negativně nabitém povrchu po dobu 10 minut při -11 ° C (12,2 ° F), ale když se náboj rozptýlí, mohou způsobit zmrznutí kapiček zvýšením teploty v místnosti na -8 ° C (17,6 F). Důvodem je to, že zvýšení teploty místnosti vyvolalo pozitivní náboj na krystalech.
Fungují také saze a testosteron
Vědci vědí, že přidání sazí do čisté vody zvyšuje bod mrazu asi o 7 stupňů Celsia, ale to není nic ve srovnání s mužským hormonem testosteronem. Může zvýšit bod tuhnutí čisté vody, která byla podchlazena, z -40 ° C na až -1 ° C (30,2 ° F). Vědci si nejsou jisti, jak to funguje, ale domnívají se, že mechanismus je podobný mechanismu alkoholu.
Snížení bodu mrazu
Množství, které můžete snížit bod tuhnutí vody, závisí na koncentraci přidané rozpuštěné látky, ale bod tuhnutí nelze snížit neomezeně dlouho. Ve skutečnosti je nulový bod stupnice Fahrenheita (-17,8 ° C) definován jako teplota tuhnutí nasyceného roztoku slané vody. V nasyceném roztoku se již nebude sůl rozpouštět, takže 0 F je nejnižší teplota, na kterou můžete snížit bod tání vody solí. Je však možné podchlazenou vodu přimět, aby zůstala v kapalném stavu při ještě nižších teplotách. Vědci z University of Utah určili teplotu, při které musí voda absolutně zmrznout na -48 ° C.