Возможно, вы видели видеоролики о том, что выглядит как обычная бутылка с холодной водой, болтающаяся и занимающаяся своими водяными делами, пока не бац! Кто-то стучит ею по столу, и вся бутылка мгновенно превращается в лед. Что это за темное волшебство?
Ну, давайте первыми скажем вам, что это не магия, а наука, причем довольно простая наука. И да, вы абсолютно можете попробовать это дома.
Станция ядра
Когда какое-либо вещество меняет свое состояние - например, жидкая вода превращается в твердый лед - процесс включает зародышеобразование. Это когда в субстанции есть несовершенство, подобное пылинке в воде, которую новое состояние может использовать как своего рода якорь - или ядро - для перехода из одного состояния в другое. Одна молекула образует кристалл льда в ядре, что создает большую ледяную площадь поверхности, что заставляет больше близлежащих молекул превращаться в лед, что создает большую ледяную площадь поверхности, что заставляет еще больше близлежащих молекул превращаться в лед, вы поняли.
Обычно в воде присутствует много ядер. Поэтому, когда вы кладете бутылку воды в морозильник, она начинает замерзать вокруг этих недостатков по всей жидкости. Это называется гетерогенной нуклеацией, потому что вода неоднородна. В ней что-то есть, и со временем в воде образуется лед.
Но можно создать гомогенную нуклеацию. Это происходит, когда в воде нет примесей, потому что вокруг нее не образуются ядра льда, когда вода становится все холоднее и холоднее. Это процесс, который создает «мгновенный» лед.
Суперкрутая наука в твоей морозилке
Вода, как известно, замерзает при температуре 32 градуса по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию). Но очищенная вода, как и вода, которую вы покупаете в бутылках в магазине, не содержит ничего, кроме молекул воды. Так что нет ничего, что могло бы запустить обычный гетерогенный процесс зародышеобразования.
Если у вас есть бутылки с очищенной водой, вы можете положить их в морозильную камеру и оставить на пару часов, не трогая и не трогая. Они по-прежнему будут жидкими, потому что чистая вода без ядер замерзает при -43,6 градуса по Фаренгейту (-42 градуса по Цельсию). Теперь это переохлажденная жидкость, что действительно звучит очень круто.
Точное время, необходимое для того, чтобы вода замерзла, будет зависеть от размера ваших бутылок с водой и вашего морозильника, но для того, чтобы вода переохладилась, потребуется от двух с половиной до трех часов. состояние.
И только после этих нескольких часов подготовки происходит «моментальная» часть растворимого льда. Но это потрясающе. Аккуратно достаньте бутылки из морозилки. Затем встряхните один или ударьте им по столу. Зародышем в этот момент может выступать что угодно - пузырьки воздуха, небольшая вмятина на бутылке. Любого небольшого изменения будет достаточно, чтобы вызвать гомогенное зародышеобразование.
Как только возникает это возмущение, однородные молекулы воды превращаются в лед так быстро, что это кажется мгновенным.
Вот это суперкруто
Альтернативой методу взбивания или встряхивания является наливание переохлажденной воды на кубик льда. Куб будет служить ядром, и вы сможете создать небольшую ледяную башню, когда будете наливать.
Часто задаваемые вопросы
Как мгновенно превратить воду в лед?
Чтобы мгновенно превратить воду в лед, поместите ее в контейнер и поставьте в морозильную камеру.