Sniženje točke ledišta vode je jednostavno. Sve što morate učiniti je dodati sol, šećer ili bilo koju drugu otopinu. Krenuti u suprotnom smjeru i povisiti temperaturu smrzavanja vode nije ni približno tako lako. Zapravo, neki znanstvenici sumnjaju da bi to uopće trebalo učiniti. Međutim, iako je možda istina da dodavanjem otopine ne možete povisiti točku ledišta, istraživači su otkrili druge načine do točke smrzavanja prehlađene vode. Jedno je pomoću električne energije, a drugo dodavanjem alkohola ili testosterona. Ove metode rade samo s čistom vodom.
Započnite s prehlađenom vodom i dodajte alkohol
Proces zamrzavanja vode kompliciran je činjenicom da je voda polarna molekula, što znači da, iako joj je neto naboj nula, ima pozitivan i negativan kraj, poput magneta. Molekule vode se električno vežu jedna za drugu i za nečistoće u vodi stvarajući vodikove veze, a lakše se spajaju u led ako voda sadrži nečistoće. Ako uspijete zaustaviti kapljicu čiste vode u zraku, a da je ništa ne dodirne, mogao bi ostati u tekućem stanju na temperaturama znatno ispod 0 Celzijevih stupnjeva (32 stupnja Fahrenheita). Takva prehlađena voda može ostati u tekućem stanju dok temperatura ne padne na -40 C (-40 F).
Dodavanje alkohola u vodu, međutim, mijenja njezino ponašanje. Kad se ohladi, alkohol stvara ledene šesterokute, a kapljice vode se spajaju oko njih, umjesto da slobodno plutaju jedna oko druge. Heksagonalne strukture pružaju istu vrstu stabilnosti kao i čvrste nečistoće. Dodavanjem alkohola znanstvenici su otkrili da mogu povisiti točku ledišta čiste vode na 0 C.
Električna energija također može podići ledište vode
Izraelski su znanstvenici pokušali drugačije pristupiti podizanju temperature na kojoj bi se prehlađena voda smrzavala. Stvorili su nabijene stanice postavljanjem piroelektričnih kristala unutar bakrenih cilindara. Smjestili su ove stanice u vlažnu sobu i smanjili temperaturu dok se voda nije počela kondenzirati na kristalima. Nastavili su spuštati temperaturu i ustanovili da su se kapljice smrzle na -12,5 C (9,5 F) na nenapunjenoj površini, ali na pozitivno nabijenoj površini, smrznule su se na -7 C (19,4 C). Na negativno nabijenoj površini voda se smrzavala na -18 C (-0,4 F).
Eksperiment je dao još iznenađujući rezultat. Istraživači su otkrili da kapljice vode ostaju tekuće na negativno nabijenoj površini 10 minuta na -11 C (12,2 ° F), ali kad se naboj rasprši, kapljice bi mogle zamrznuti povišenjem sobne temperature na -8 C (17,6 F). Razlog je taj što je povišenje sobne temperature generiralo pozitivan naboj na kristalima.
Čađa i testosteron također djeluju
Znanstvenici znaju da dodavanje čađe u čistu vodu povisuje točku smrzavanja za oko 7 Celzijevih stupnjeva, ali to nije ništa u usporedbi s muškim hormonom testosteronom. Može podići točku ledišta čiste vode koja je prehlađena s -40 C na čak -1 C (30,2 F). Istraživači nisu sigurni kako to funkcionira, ali sumnjaju da je mehanizam sličan mehanizmu alkohola.
Spuštanje ledišta
Količina kojom možete smanjiti točku ledišta vode ovisi o koncentraciji otopljene tvari koju dodate, ali točku ledišta ne možete spustiti u nedogled. Zapravo, nulta točka Fahrenheitove skale (-17,8 C) definira se kao temperatura smrzavanja zasićene otopine slane vode. Više se sol neće otopiti u zasićenoj otopini, tako da je 0 F najniža temperatura na koju možete spustiti temperaturu taljenja vode. Međutim, moguće je prehladiti vodu da ostane u tekućem stanju na još nižim temperaturama. Istraživači sa Sveučilišta Utah utvrdili su temperaturu na kojoj se voda apsolutno mora smrzavati na -48 C (-55 F).