Zníženie bodu tuhnutia vody je jednoduché. Musíte len pridať soľ, cukor alebo inú rozpustenú látku. Ísť do protismeru a zvyšovať teplotu mrazu vody nie je ani zďaleka také ľahké. Niektorí vedci v skutočnosti pochybujú, že by sa to vôbec dalo urobiť. Avšak aj keď je pravda, že bod tuhnutia nemôžete zvýšiť pridaním rozpustenej látky, vedci objavili ďalšie spôsoby, ako dosiahnuť bod mrazu podchladenej vody. Jeden je využívajúci elektrinu a druhý pridaním alkoholu alebo testosterónu. Tieto metódy fungujú iba s čistou vodou.
Začnite s podchladenou vodou a pridajte alkohol
Proces, pri ktorom voda zamŕza, komplikuje skutočnosť, že voda je polárna molekula, čo znamená, že aj keď je jej čistý náboj nulový, má kladný a záporný koniec ako magnet. Molekuly vody sa elektricky viažu na seba navzájom a na nečistoty vo vode tvorením vodíkových väzieb. Ak voda obsahuje nečistoty, ľahšie sa spájajú do ľadu. Ak nájdete spôsob, ako suspendovať kvapku čistej vody do vzduchu bez toho, aby sa jej niečo dotklo, mohol zostať v tekutom stave pri teplotách hlboko pod 0 stupňov Celzia (32 stupňov) Fahrenheita). Takáto podchladená voda môže zostať v kvapalnom stave, kým teplota neklesne na -40 ° C.
Pridanie alkoholu do vody však mení jeho správanie. Po ochladení alkohol vytvára ľadové šesťuholníky a kvapky vody sa okolo nich spájajú, namiesto toho, aby voľne plávali okolo seba. Šesťhranné štruktúry poskytujú rovnaký typ stability ako pevné nečistoty. Vedci pridaním alkoholu zistili, že môžu zvýšiť bod tuhnutia čistej vody na 0 ° C.
Elektrická energia môže tiež zvýšiť bod mrazu vody
Izraelskí vedci vyskúšali iný prístup k zvyšovaniu teploty, pri ktorej by podchladená voda mrzla. Vytvorili nabité bunky umiestnením pyroelektrických kryštálov do medených valcov. Tieto bunky sa umiestnili do vlhkej miestnosti a teplota sa znížila, až kým na kryštáloch nezačala kondenzovať voda. Pokračovali v znižovaní teploty a zistili, že kvapky zamrzli pri -12,5 ° C na nenabitom povrchu, ale na kladne nabitom povrchu zamrzli pri -7 ° C (19,4 ° C). Na negatívne nabitom povrchu voda zamrzla pri -18 ° C (-0,4 F).
Experiment priniesol ešte prekvapivejší výsledok. Vedci zistili, že vodné kvapky zostali kvapalné na negatívne nabitom povrchu po dobu 10 minút pri -11 ° C (12,2 ° F), ale keď sa náboj rozptýli, mohli by spôsobiť zamrznutie kvapiek zvýšením teploty v miestnosti na -8 ° C (17,6 F). Dôvodom je to, že zvýšenie teploty miestnosti spôsobilo pozitívny náboj na kryštáloch.
Fungujú aj sadze a testosterón
Vedci vedia, že pridanie sadzí do čistej vody zvyšuje bod mrazu asi o 7 stupňov Celzia, ale to je nič v porovnaní s mužským hormónom testosterónom. Môže zvýšiť bod mrazu čistej vody, ktorá bola podchladená, z -40 ° C na až -1 ° C (30,2 F). Vedci si nie sú istí, ako to funguje, ale majú podozrenie, že mechanizmus je podobný ako pri alkohole.
Zníženie bodu mrazu
Množstvo, ktoré môžete znížiť, je bod tuhnutia vody, ktoré závisí od koncentrácie pridanej látky, ale bod mrazu nemôžete znižovať donekonečna. V skutočnosti je nulový bod stupnice Fahrenheita (-17,8 ° C) definovaný ako teplota tuhnutia nasýteného roztoku slanej vody. V nasýtenom roztoku sa už nebude rozpúšťať žiadna soľ, takže 0 F je najnižšia teplota, na ktorú môžete soľou znížiť teplotu topenia vody. Je však možné podchladiť vodu tak, aby zostala v kvapalnom stave pri ešte nižších teplotách. Vedci z Utahovej univerzity určili teplotu, pri ktorej musí voda absolútne zmrznúť na -48 ° C.