水の凝固点を上げる方法

水の凝固点を下げるのは簡単です。 あなたがしなければならないのは、塩、砂糖または他の溶質を加えることだけです。 反対方向に進んで水の凍結温度を上げることは、それほど簡単ではありません。 実際、一部の科学者はそれが行われることすら疑っています。 しかし、溶質を加えても凝固点を上げることはできないのは事実かもしれませんが、研究者たちは過冷却水の凝固点に他の方法を発見しました。 1つは電気を使用する方法で、もう1つはアルコールまたはテストステロンを追加する方法です。 これらの方法は、純水でのみ機能します。

水が凍結するプロセスは、水が極性分子であるという事実によって複雑になります。つまり、正味の電荷がゼロであっても、磁石のように正と負の端があります。 水分子は、水素結合を形成することにより、互いに電気的に結合し、水中の不純物と結合します。水に不純物が含まれていると、水分子はより簡単に氷に合体します。 何にも触れずに純水を空中に浮遊させる方法を見つけたら、 摂氏0度（32度）をはるかに下回る温度でも液体状態のままである可​​能性があります 華氏）。 このような過冷却水は、温度が-40 C（-40 F）に下がるまで液体状態のままになります。

ただし、水にアルコールを加えると、その動作が変わります。 冷却すると、アルコールは氷のような六角形を形成し、水滴は互いに自由に浮かぶのではなく、これらの周りで合体します。 六角形の構造は、固体不純物と同じタイプの安定性を提供します。 科学者たちは、アルコールを加えることで、純水の凝固点を0℃に上げることができることを発見しました。

イスラエルの科学者たちは、過冷却水が凍結する温度を上げるために別のアプローチを試みました。 彼らは、銅のシリンダー内に焦電結晶を配置することによって帯電したセルを作成しました。 彼らはこれらのセルを湿気の多い部屋に置き、水が結晶に凝縮し始めるまで温度を下げました。 彼らは温度を下げ続け、液滴が帯電していない表面では-12.5 C（9.5 F）で凍結したが、正に帯電した表面では-7 C（19.4 C）で凍結したことを発見した。 負に帯電した表面では、水は-18 C（-0.4 F）で凍結しました。

実験はさらに驚くべき結果をもたらしました。 研究者たちは、水滴がマイナスに帯電した表面上で-11℃で10分間液体のままであることを発見しました。 （12.2°F）、しかし、電荷が散逸すると、それらは室温を-8℃に上げることによって液滴を凍結させる可能性があります （17.6 F）。 その理由は、室温を上げると結晶に正電荷が発生したためです。

科学者たちは、純水に煤を加えると凝固点が摂氏約7度上昇することを知っていますが、それは男性ホルモンのテストステロンと比較して何もありません。 過冷却された純水の凝固点を-40℃から-1℃（30.2F）まで上げることができます。 研究者はこれがどのように機能するかはわかりませんが、メカニズムはアルコールのメカニズムと類似していると考えています。

水の凝固点を下げることができる量は、加える溶質の濃度によって異なりますが、凝固点を無期限に下げることはできません。 実際、華氏スケールのゼロ点（-17.8 C）は、塩水の飽和溶液の凝固温度として定義されます。 これ以上塩は飽和溶液に溶解しないので、0Fは塩で水の融点を下げることができる最低温度です。 ただし、水を過冷却して、さらに低い温度でも液体状態を維持することは可能です。 ユタ大学の研究者は、水が絶対に凍結しなければならない温度を-48 C（-55 F）と決定しました。