Det er let at sænke frysepunktet for vand. Alt du skal gøre er at tilføje salt, sukker eller andre opløste stoffer. At gå i den modsatte retning og hæve frysetemperaturen for vand er ikke nær så let. Faktisk tvivler nogle forskere på, at det endda gøres. Men selvom det kan være rigtigt, at du ikke kan hæve frysepunktet ved at tilføje et opløst stof, har forskere opdaget andre måder til frysepunktet for superkølet vand. Den ene er ved at bruge elektricitet, og den anden er ved at tilføje alkohol eller testosteron. Disse metoder fungerer kun med rent vand.
Start med superkølet vand og tilsæt alkohol
Processen, hvormed vand fryser, kompliceres af det faktum, at vand er et polært molekyle, hvilket betyder, at det, selvom dets nettoladning er nul, har en positiv og negativ ende, som en magnet. Vandmolekyler binder sig elektrisk til hinanden og til urenheder i vandet ved at danne brintbindinger, og de falder lettere sammen til is, hvis vandet indeholder urenheder. Hvis du kan finde en måde at suspendere en dråbe rent vand i luften uden at røre ved noget, det kunne forblive i flydende tilstand ved temperaturer langt under 0 grader Celsius (32 grader Fahrenheit). Sådant superkølet vand kan forblive i flydende tilstand, indtil temperaturen falder til -40 ° C.
Tilsætning af alkohol til vandet ændrer dog dets adfærd. Når det afkøles, danner alkohol islignende sekskanter, og vanddråberne samler sig omkring disse i stedet for at flyde frit omkring hinanden. De sekskantede strukturer giver den samme type stabilitet som faste urenheder. Ved at tilføje alkohol har forskere fundet ud af, at de kan hæve frysepunktet for rent vand til 0 C.
Elektricitet kan også hæve frysepunktet for vand
Israelske forskere forsøgte en anden tilgang til at hæve temperaturen, hvor superkølet vand ville fryse. De skabte ladede celler ved at placere pyroelektriske krystaller inde i kobbercylindre. De placerede disse celler i et fugtigt rum og sænkede temperaturen, indtil vand begyndte at kondensere på krystallerne. De fortsatte med at sænke temperaturen og fandt ud af, at dråberne frøs ved -12,5 ° C (9,5 ° F) på en uopladet overflade, men på en positivt ladet overflade, frøs de ved -7 ° C (19,4 ° C). På en negativt ladet overflade frøs vandet ved -18 ° C (-0,4 ° F).
Eksperimentet gav et endnu mere overraskende resultat. Forskerne fandt ud af, at vanddråberne forblev flydende på en negativt ladet overflade i 10 minutter ved -11 ° C (12,2 ° F), men når ladningen forsvandt, kunne de få dråberne til at fryse ved at hæve stuetemperaturen til -8 ° C (17,6 F). Årsagen er, at hævning af stuetemperatur genererede en positiv ladning på krystallerne.
Sod og testosteron virker også
Forskere ved, at tilsætning af sod til rent vand hæver frysepunktet med ca. 7 grader Celsius, men det er ikke noget i forhold til det mandlige hormon testosteron. Det kan hæve frysepunktet for rent vand, der er superkølet fra -40 C til så højt som -1 C (30,2 F). Forskere er ikke sikre på, hvordan dette fungerer, men de formoder, at mekanismen ligner alkoholens.
Sænkning af frysepunktet
Den mængde du kan sænke frysepunktet for vand afhænger af koncentrationen af det opløste stof, du tilføjer, men du kan ikke sænke frysepunktet på ubestemt tid. Faktisk er nulpunktet i Fahrenheit-skalaen (-17,8 C) defineret som frysetemperaturen for en mættet opløsning af saltvand. Ikke mere salt opløses i en mættet opløsning, så 0 F er den laveste temperatur, som du kan sænke vandets smeltepunkt med salt til. Det er dog muligt at afkøle vand for at få det til at forblive i flydende tilstand ved endnu lavere temperaturer. University of Utah forskere har bestemt, at temperaturen, hvor vand absolut skal fryse, skal være -48 C (-55 F).