Det er enkelt å senke vannets frysepunkt. Alt du trenger å gjøre er å tilsette salt, sukker eller annen løsemiddel. Å gå i motsatt retning og heve frysetemperaturen på vann er ikke så lett. Faktisk tviler noen forskere på at det til og med gjøres. Imidlertid, selv om det kan være sant at du ikke kan heve frysepunktet ved å tilsette en løsemiddel, har forskere oppdaget andre måter til frysepunktet for superkjølt vann. Den ene er ved å bruke strøm, og den andre er ved å tilsette alkohol eller testosteron. Disse metodene fungerer bare med rent vann.
Start med superkjølt vann og tilsett alkohol
Prosessen der fryser vann kompliseres av det faktum at vann er et polært molekyl, noe som betyr at det, selv om nettoladingen er null, har en positiv og negativ ende, som en magnet. Vannmolekyler binder seg elektrisk til hverandre og til urenheter i vannet ved å danne hydrogenbindinger, og de smelter sammen til is lettere hvis vannet inneholder urenheter. Hvis du finner en måte å suspendere en dråpe rent vann i luften uten å berøre noe, den kan forbli i flytende tilstand ved temperaturer godt under 0 grader Celsius (32 grader Fahrenheit). Slike superkjølt vann kan holde seg i flytende tilstand til temperaturen faller til -40 ° C.
Tilsetning av alkohol i vannet endrer imidlertid oppførselen. Når den er avkjølt, danner alkohol islignende sekskanter, og vanndråpene samles rundt disse i stedet for å flyte fritt rundt hverandre. De sekskantede strukturene gir samme type stabilitet som faste urenheter. Ved å tilsette alkohol har forskere funnet at de kan øke frysepunktet for rent vann til 0 C.
Elektrisitet kan også heve frysepunktet for vann
Israelske forskere prøvde en annen tilnærming for å heve temperaturen som superkjølt vann ville fryse. De skapte ladede celler ved å plassere pyroelektriske krystaller inne i kobbersylindere. De plasserte disse cellene i et fuktig rom og senket temperaturen til vannet begynte å kondensere på krystallene. De fortsatte å senke temperaturen og fant at dråpene frøs ved -12,5 C (9,5 F) på en uladet overflate, men på en positivt ladet overflate, frøs de ved -7 C (19,4 C). På en negativt ladet overflate frøs vannet ved -18 C (-0,4 F).
Eksperimentet ga et enda mer overraskende resultat. Forskerne fant at vanndråpene forble flytende på en negativt ladet overflate i 10 minutter ved -11 ° C (12,2 ° F), men når ladningen forsvant, kan de føre til at dråpene fryser ved å heve romtemperaturen til -8 C (17,6 F). Årsaken er at å øke romtemperaturen genererte en positiv ladning på krystallene.
Sot og testosteron fungerer også
Forskere vet at tilsetning av sot til rent vann øker frysepunktet med omtrent 7 grader Celsius, men det er ingenting sammenlignet med det mannlige hormonet testosteron. Det kan heve frysepunktet for rent vann som er superkjølt fra -40 C til så høyt som -1 C (30,2 F). Forskere er ikke sikre på hvordan dette fungerer, men de mistenker at mekanismen ligner på alkohol.
Senke frysepunktet
Mengden du kan senke frysepunktet for vann avhenger av konsentrasjonen av løsemidlet du tilfører, men du kan ikke senke frysepunktet på ubestemt tid. Faktisk er nullpunktet på Fahrenheit-skalaen (-17,8 C) definert som frysetemperaturen til en mettet løsning av saltvann. Ikke mer salt vil oppløses i en mettet løsning, så 0 F er den laveste temperaturen du kan senke smeltepunktet for vann med salt til. Det er imidlertid mulig å avkjøle vann for å få det til å forbli i flytende tilstand ved enda lavere temperaturer. University of Utah forskere har bestemt temperaturen som vannet absolutt må fryse til -48 C (-55 F).