Abbassare il punto di congelamento dell'acqua è facile. Tutto quello che devi fare è aggiungere sale, zucchero o qualsiasi altro soluto. Andare nella direzione opposta e aumentare la temperatura di congelamento dell'acqua non è così facile. In effetti, alcuni scienziati dubitano che possa essere fatto. Tuttavia, anche se può essere vero che non è possibile aumentare il punto di congelamento aggiungendo un soluto, i ricercatori hanno scoperto altri modi per raggiungere il punto di congelamento dell'acqua super raffreddata. Uno consiste nell'usare l'elettricità e l'altro nell'aggiungere alcol o testosterone. Questi metodi funzionano solo con acqua pura.
Inizia con acqua superraffreddata e aggiungi alcol
Il processo di congelamento dell'acqua è complicato dal fatto che l'acqua è una molecola polare, il che significa che, anche se la sua carica netta è zero, ha un'estremità positiva e una negativa, come un magnete. Le molecole d'acqua si legano elettricamente tra loro e alle impurità nell'acqua formando legami a idrogeno e si uniscono più facilmente nel ghiaccio se l'acqua contiene impurità. Se riesci a trovare un modo per sospendere una goccia d'acqua pura nell'aria senza farla toccare nulla, potrebbe rimanere allo stato liquido a temperature ben al di sotto di 0 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit). Tale acqua superraffreddata può rimanere allo stato liquido fino a quando la temperatura non scende a -40 C (-40 F).
L'aggiunta di alcol all'acqua, tuttavia, ne modifica il comportamento. Una volta raffreddato, l'alcol forma esagoni simili al ghiaccio e le gocce d'acqua si fondono attorno a questi invece di fluttuare liberamente l'uno intorno all'altro. Le strutture esagonali forniscono lo stesso tipo di stabilità delle impurità solide. Con l'aggiunta di alcol, gli scienziati hanno scoperto di poter aumentare il punto di congelamento dell'acqua pura a 0 C.
L'elettricità può anche aumentare il punto di congelamento dell'acqua
Gli scienziati israeliani hanno provato un approccio diverso per aumentare la temperatura alla quale l'acqua superraffreddata si sarebbe congelata. Hanno creato celle cariche posizionando cristalli piroelettrici all'interno di cilindri di rame. Hanno messo queste celle in una stanza umida e hanno abbassato la temperatura fino a quando l'acqua ha iniziato a condensarsi sui cristalli. Hanno continuato ad abbassare la temperatura e hanno scoperto che le goccioline si sono congelate a -12,5 C (9,5 F) su una superficie non caricata, ma su una superficie caricata positivamente, si sono congelate a -7 C (19,4 C). Su una superficie caricata negativamente, l'acqua si è congelata a -18 C (-0,4 F).
L'esperimento ha prodotto un risultato ancora più sorprendente. I ricercatori hanno scoperto che le goccioline d'acqua sono rimaste liquide su una superficie caricata negativamente per 10 minuti a -11 C (12,2°F), ma quando la carica si è dissipata, potrebbero causare il congelamento delle goccioline aumentando la temperatura ambiente a -8 C (17,6 F). Il motivo è che l'innalzamento della temperatura ambiente ha generato una carica positiva sui cristalli.
Anche la fuliggine e il testosterone funzionano
Gli scienziati sanno che l'aggiunta di fuliggine all'acqua pura aumenta il punto di congelamento di circa 7 gradi Celsius, ma non è niente in confronto all'ormone maschile testosterone. Può aumentare il punto di congelamento dell'acqua pura che è stata sottoraffreddata da -40 C fino a -1 C (30,2 F). I ricercatori non sono sicuri di come funzioni, ma sospettano che il meccanismo sia simile a quello dell'alcol.
Abbassare il punto di congelamento
La quantità che puoi abbassare il punto di congelamento dell'acqua dipende dalla concentrazione del soluto che aggiungi, ma non puoi abbassare il punto di congelamento all'infinito. Infatti, il punto zero della scala Fahrenheit (-17,8 C) è definito come la temperatura di congelamento di una soluzione satura di acqua salata. Non più sale si dissolverà in una soluzione satura, quindi 0 F è la temperatura più bassa alla quale è possibile abbassare il punto di fusione dell'acqua con il sale. Tuttavia, è possibile sottoraffreddare l'acqua per farla rimanere allo stato liquido a temperature ancora più basse. I ricercatori dell'Università dello Utah hanno determinato che la temperatura alla quale l'acqua deve assolutamente congelare è di -48 C (-55 F).