A víz fagyáspontjának csökkentése egyszerű. Csak annyit kell tennie, hogy sót, cukrot vagy bármilyen más oldott anyagot ad hozzá. Az ellenkező irányba haladni és a víz fagyási hőmérsékletét megemelni közel sem olyan egyszerű. Valójában egyes tudósok kételkednek abban, hogy ezt meg is lehet tenni. Annak ellenére, hogy igaz lehet, hogy oldott anyag hozzáadásával nem lehet megemelni a fagyáspontot, a kutatók más módokat is felfedeztek a túlhűtött víz fagyáspontjára. Az egyik a villamos energia felhasználása, a másik pedig alkohol vagy tesztoszteron hozzáadása. Ezek a módszerek csak tiszta vízzel működnek.
Kezdje a túlhűtött vízzel, és adjon hozzá alkoholt
A víz fagyásának folyamatát bonyolítja az a tény, hogy a víz poláris molekula, ami azt jelenti, hogy annak nettó töltése ugyan nulla, de pozitív és negatív vége van, mint egy mágnes. A vízmolekulák hidrogénkötések kialakításával elektromosan kötődnek egymáshoz és a vízben lévő szennyeződésekhez, és könnyebben egyesülnek jéggé, ha a víz szennyeződéseket tartalmaz. Ha megtalálja a módját, hogy egy tiszta vízcseppet felfüggeszthessen a levegőben anélkül, hogy bármi hozzáérne, jóval 0 Celsius-fok (32 ° C) alatt maradhat folyékony állapotban Fahrenheit). Az ilyen túlhűtött víz folyékony állapotban maradhat, amíg a hőmérséklet -40 C-ra (-40 F) nem csökken.
Az alkohol hozzáadása a vízhez azonban megváltoztatja annak viselkedését. Kihűlve az alkohol jégszerű hatszögeket képez, és a vízcseppek ezek körül egyesülnek, ahelyett, hogy szabadon lebegnének egymás körül. A hatszögletű szerkezetek ugyanolyan típusú stabilitást biztosítanak, mint a szilárd szennyeződések. Alkohol hozzáadásával a tudósok megállapították, hogy a tiszta víz fagyáspontját 0 C-ra emelhetik.
Az áram emelheti a víz fagyáspontját is
Izraeli tudósok más megközelítést próbáltak megemelni a hőmérsékleten, amelynél a túlhűtött víz lefagy. Töltött sejteket hoztak létre úgy, hogy piroelektromos kristályokat helyeztek a rézhengerekbe. Ezeket a sejteket nedves helyiségbe helyezték és csökkentették a hőmérsékletet, amíg a víz elkezdett kondenzálódni a kristályokon. Folytatták a hőmérséklet csökkentését, és megállapították, hogy a cseppek -12,5 C-on (9,5 F) fagynak meg egy töltetlen felületen, de egy pozitív töltésű felületen -7 C-on (19,4 C). Negatívan töltött felületen a víz -18 C-on (-0,4 F) fagyott le.
A kísérlet még meglepőbb eredményt hozott. A kutatók megállapították, hogy a vízcseppek negatív töltésű felületen -11 C-on 10 percig folyékonyak maradtak (12,2 ° F), de amikor a töltet eloszlik, a cseppek megfagyhatnak, ha a szobahőmérsékletet -8 C-ra emelik. (17,6 F). Ennek oka, hogy a szobahőmérséklet emelése pozitív töltést eredményezett a kristályokon.
A korom és a tesztoszteron is működik
A tudósok tudják, hogy a korom hozzáadása a tiszta vízhez körülbelül 7 Celsius-fokkal megnöveli a fagyáspontot, de ez a tesztoszteron férfi hormonhoz képest semmi. A túlhűtött tiszta víz fagyáspontját -40 C-ról -1 C-ra (30,2 F) emelheti. A kutatók nem tudják, hogyan működik ez, de gyanítják, hogy a mechanizmus hasonló az alkoholéhoz.
A fagyáspont leeresztése
A víz fagyáspontjának csökkenthető mennyisége a hozzáadott oldott anyag koncentrációjától függ, de a fagyáspontot a végtelenségig nem csökkentheti. Valójában a Fahrenheit-skála nulla pontját (-17,8 C) a sós víz telített oldatának fagyáspontjaként határozzák meg. A só telített oldatban már nem oldódik fel, így 0 F az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyre a víz olvadáspontját sóval csökkenthetjük. Lehetséges azonban a túlhűtött víz, hogy még alacsonyabb hőmérsékleten is folyékony állapotban maradjon. Az Utah-i Egyetem kutatói -48 C (-55 F) hőmérsékletre határozták meg a hőmérsékletet, amelyen a víznek feltétlenül le kell fagynia.