როგორ ავწიოთ წყლის გაყინვის წერტილი

წყლის გაყინვის წერტილის დაწევა მარტივია. თქვენ უნდა დაამატოთ მარილი, შაქარი ან ნებისმიერი სხვა ხსნადი ნივთიერება. საპირისპირო მიმართულებით გასვლა და წყლის გაყინვის ტემპერატურის ამაღლება თითქმის არც ისე ადვილია. სინამდვილეში, ზოგიერთ მეცნიერს ეჭვი აქვს, რომ ეს უნდა გაკეთდეს კიდეც. ამასთან, მართალია მართალია, რომ გაყინვის წერტილს ვერ გაზრდი ხსნადი ნივთიერების დამატებით, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს სუპერგრილებული წყლის გაყინვის წერტილის სხვა გზები. ერთია ელექტროენერგიის გამოყენებით, ხოლო მეორე ალკოჰოლის ან ტესტოსტერონის დამატებით. ეს მეთოდები მუშაობს მხოლოდ სუფთა წყალთან.

წყლის გაყინვის პროცესს ართულებს ის ფაქტი, რომ წყალი პოლარული მოლეკულაა, რაც ნიშნავს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მისი წმინდა მუხტი არის ნულოვანი, მას აქვს მაგნიტის მსგავსად დადებითი და უარყოფითი დასასრული. წყლის მოლეკულები ელექტრონულად უკავშირდება ერთმანეთს და წყალში არსებულ მინარევებს წყალბადის კავშირების წარმოქმნით და ისინი უფრო ადვილად იყრიან ყინულს, თუ წყალი შეიცავს მინარევებს. თუ შეგიძლიათ იპოვოთ საშუალება სუფთა წყლის წვეთი შეაჩეროთ ჰაერში, მას არაფერი შეეხოთ, ეს შეიძლება დარჩეს თხევად მდგომარეობაში 0 გრადუს ცელსიუსის (32 გრადუსი) ტემპერატურაზე ფარენგეიტი). ასეთ სუპერგრილ წყალს შეუძლია თხევად მდგომარეობაში დარჩეს მანამ, სანამ ტემპერატურა არ დაეცემა -40 C- მდე (-40 F).

წყალში ალკოჰოლის დამატება კი მის ქცევას ცვლის. გაცივებისთანავე, ალკოჰოლი ყინულის მსგავს ექვსკუთხედს ქმნის და წყლის წვეთები მათ გარშემო იკრიბება, ვიდრე თავისუფლად მოძრაობენ ერთმანეთის გარშემო. ექვსკუთხა სტრუქტურები უზრუნველყოფს იგივე ტიპის სტაბილურობას, როგორც მყარი მინარევები. ალკოჰოლის დამატებით, მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ მათ შეუძლიათ სუფთა წყლის გაყინვის წერტილი 0 C- მდე აღზარდონ.

ისრაელის მეცნიერებმა განსხვავებული მიდგომა სცადეს ტემპერატურის ასამაღლებლად, რომელზეც სუპერგრილებული წყალი იყინებოდა. მათ შექმნეს დამუხტული უჯრედები პიროელექტრული კრისტალების სპილენძის ბალონების შიგნით განთავსებით. მათ ეს უჯრედები განათავსეს ტენიან ოთახში და შეამცირეს ტემპერატურა მანამ, სანამ კრისტალებზე წყალი არ დაიწყო. მათ განაგრძეს ტემპერატურის დაწევა და დაადგინეს, რომ წვეთები გაყინა -12,5 C ტემპერატურაზე (9,5 F) დატვირთულ ზედაპირზე, მაგრამ დადებითად დამუხტულ ზედაპირზე ისინი -7 C (19,4 C) ტემპერატურაზე გაიყინნენ. უარყოფითად დამუხტულ ზედაპირზე წყალი გაიყინა -18 C ტემპერატურაზე (-0,4 F).

ექსპერიმენტმა კიდევ უფრო გასაკვირი შედეგი გამოიღო. მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ წყლის წვეთები თხევადი რჩება უარყოფითად დამუხტულ ზედაპირზე 10 წუთის განმავლობაში -11 C ტემპერატურაზე (12.2 ° F), მაგრამ მუხტის გაფანტვისას მათ შეიძლება გამოიწვიოს წვეთების გაყინვა ოთახის ტემპერატურის -8 C- მდე გაზრდით (17.6 ვ) მიზეზი ის არის, რომ ოთახის ტემპერატურის ამაღლებამ კრისტალებზე დადებითი მუხტი წარმოქმნა.

მეცნიერებმა იციან, რომ სუფთა წყალში ჭვარტლს დაამატებენ გაყინვის წერტილს დაახლოებით 7 გრადუსი ცელსიუსით, მაგრამ ეს არაფერია მამაკაცის ჰორმონის ტესტოსტერონთან შედარებით. მას შეუძლია გაზარდოს სუფთა წყლის გაყინვის წერტილი, რომელიც გაცივდა -40 C– დან -1 C– მდე (30.2 F). მკვლევარები არ არიან დარწმუნებული, როგორ მუშაობს ეს, მაგრამ ისინი ეჭვობენ, რომ მექანიზმი ალკოჰოლის მსგავსია.

წყლის გაყინვის წერტილის შემცირება დამოკიდებულია თქვენი ხსნარის კონცენტრაციაზე, მაგრამ გაყინვის წერტილს ვერ დაუსრულებლად შეგიძლიათ. სინამდვილეში, ფარენგეიტის მასშტაბის ნულოვანი წერტილი (-17,8 გ) განისაზღვრება, როგორც მარილიანი წყლის გაჯერებული ხსნარის გაყინვის ტემპერატურა. მეტი მარილი არ იხსნება გაჯერებულ ხსნარში, ასე რომ 0 F არის ყველაზე დაბალი ტემპერატურა, რომელზეც შეგიძლიათ წყლის დნობის წერტილი მარილით შეამციროთ. ამასთან, შესაძლებელია წყლის გაცივება, რომ იგი თხევად მდგომარეობაში დარჩეს კიდევ უფრო დაბალ ტემპერატურაზე. იუტას უნივერსიტეტის მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ წყალი აბსოლუტურად უნდა გაიყინოს ტემპერატურაზე -48 C (-55 F).