물의 어는점을 낮추는 것은 쉽습니다. 소금, 설탕 또는 기타 용질을 첨가하기 만하면됩니다. 반대 방향으로 가고 물의 빙결 온도를 높이는 것은 거의 쉽지 않습니다. 사실, 일부 과학자들은 그것이 행해질 것이라고 의심합니다. 그러나 용질을 첨가하여 빙점을 올릴 수 없다는 것이 사실 일 수 있지만 연구원들은 과냉각 수의 빙점에 대한 다른 방법을 발견했습니다. 하나는 전기를 사용하는 것이고 다른 하나는 알코올이나 테스토스테론을 추가하는 것입니다. 이 방법은 순수한 물에서만 작동합니다.
과냉 수로 시작하고 알코올 추가
물이 얼어 붙는 과정은 물이 극성 분자라는 사실로 인해 복잡합니다. 즉, 순 전하가 0이더라도 자석처럼 양과 음의 끝을가집니다. 물 분자는 수소 결합을 형성하여 서로 전기적으로 결합하고 물 속의 불순물과 결합하며, 물에 불순물이 포함되어 있으면 더 쉽게 얼음으로 합쳐집니다. 아무것도 건드리지 않고 순수한 물 방울을 공중에 떠있게하는 방법을 찾을 수 있다면 섭씨 0도 (32도)보다 훨씬 낮은 온도에서도 액체 상태를 유지할 수 있습니다. 화씨). 이러한 과냉각 수는 온도가 -40 ° C (-40 ° F)로 떨어질 때까지 액체 상태를 유지할 수 있습니다.
그러나 물에 알코올을 첨가하면 물의 행동이 바뀝니다. 냉각되면 알코올은 얼음과 같은 육각형을 형성하고 물방울은 서로 주위를 자유롭게 떠 다니는 대신 이들 주위에서 합쳐집니다. 육각형 구조는 고체 불순물과 동일한 유형의 안정성을 제공합니다. 알코올을 첨가함으로써 과학자들은 순수한 물의 빙점을 0 ° C로 올릴 수 있음을 발견했습니다.
전기는 또한 물의 어는점을 올릴 수 있습니다
이스라엘 과학자들은 과냉각 수가 얼어 붙는 온도를 높이기 위해 다른 접근법을 시도했습니다. 그들은 구리 실린더 내부에 초 전기 결정을 배치하여 충전 된 셀을 만들었습니다. 그들은이 세포들을 습한 방에 놓고 물이 결정에 응축되기 시작할 때까지 온도를 낮췄습니다. 그들은 온도를 계속 낮 췄고, 물방울이 충전되지 않은 표면에서 -12.5C (9.5F)에서 얼었지만 양전하를 띤 표면에서는 -7C (19.4C)에서 얼 었다는 것을 발견했습니다. 음전하를 띤 표면에서 물은 -18C (-0.4F)에서 얼었습니다.
실험은 훨씬 더 놀라운 결과를 가져 왔습니다. 연구원들은 물방울이 -11 ° C에서 10 분 동안 음으로 하전 된 표면에 액체 상태로 남아 있음을 발견했습니다. (12.2 ° F),하지만 전하가 소멸되면 실내 온도를 -8 ° C로 높여서 물방울이 얼게 할 수 있습니다. (17.6F). 그 이유는 실내 온도를 높이면 결정에 양전하가 발생했기 때문입니다.
그을음과 테스토스테론도 효과가 있습니다.
과학자들은 순수한 물에 그을음을 첨가하면 빙점이 섭씨 7도 정도 올라간다는 것을 알고 있지만 남성 호르몬 테스토스테론에 비하면 아무것도 아닙니다. 과냉각 된 순수한 물의 어는점을 -40 ° C에서 -1 ° C (30.2F)까지 높일 수 있습니다. 연구자들은 이것이 어떻게 작동하는지 확실하지 않지만 그 메커니즘이 알코올과 유사하다고 의심합니다.
어는점 낮추기
물의 빙점을 낮출 수있는 양은 추가하는 용질의 농도에 따라 다르지만 빙점을 무기한 낮출 수는 없습니다. 실제로 화씨 눈금 (-17.8C)의 영점은 포화 소금물 용액의 빙점으로 정의됩니다. 더 이상 소금은 포화 용액에 용해되지 않으므로 0F는 소금으로 물의 녹는 점을 낮출 수있는 최저 온도입니다. 그러나 물을 과냉각하여 더 낮은 온도에서도 액체 상태를 유지할 수 있습니다. 유타 대학의 연구원들은 물이 절대적으로 얼어 야하는 온도를 -48C (-55F)로 결정했습니다.