Secretul înghețării apei în câteva momente

Kurt Vonnegut scrie despre super gheață în romanul său Cradle Cat, care poate îngheța orice masă de apă în gheață într-o clipită. Desigur, acest lucru nu este cazul în natură, dar un fenomen similar poate fi cauzat de un lichid supraîncălzit corespunzător.

Supraîncălzirea este atunci când un lichid este răcit sub punctul său de îngheț, fără a îngheța. În acest caz, lichidul devine metastabil și în acesta apar germeni mici de cristal. Cristalizarea poate fi inițiată în lichidul răcit prin acțiune mecanică (șoc sau scuturare), care poate fi foarte rapidă și lichidul poate îngheța în fața ochilor noștri.

Károly Härtlein, profesor de inginerie la Institutul de Fizică al BME, a trimis un videoclip despre acest fenomen la redacția noastră. „La mijlocul lunii ianuarie, am expus apa de la robinet pe o masă de pe terasa casei noastre din Erd în sticle de șase litri și jumătate”, scrie Härtlein despre experimentul său. „Dimineața, m-am uitat mai întâi, mai întâi la termometru și apoi, dacă am găsit temperatura favorabilă, și la sticle. A trebuit să aștept până pe 9 martie, apoi dimineața am văzut că termometrul arăta minus șase grade Celsius, trei din cele șase sticle aveau apă înghețată, în timp ce celelalte trei nu. Echipați imediat cu o cameră, am mers să experimentăm, fiul meu era cameramanul. În videoclip, aș fi făcut mai bine dacă aș fi tăcut, emoționat am spus lucruri pe care nu le-aș spune niciodată la o clasă. Indiferent, sunt bucuros să o predăm pentru ca toată lumea să o vadă. "

În condiții speciale, apa tinde să fie răcită într-o stare de răcire lentă și fără vibrații. În acest moment, congelarea nu începe nici măcar la -6 grade, dar în condiții de laborator adecvate, apa poate fi menținută lichidă până la -20 grade. Când cristalizarea începe sub acțiune mecanică, temperatura lichidului crește la aproximativ zero grade în timpul înghețului - acest lucru se datorează schimbării energiei asociate tranziției de fază (când lichidul îngheață, acesta trebuie să degajeze căldura de topire). Videoclipul arată că apa îmbuteliată nu îngheață pe beton tare, ci pe o mică săpătură, întrucât doar câtă apă îngheață cu cât este suficientă energie pentru a o îngheța a fost îndepărtată prin supraîncălzire, încă în stare lichidă.

O stare supraîncălzită poate fi observată în multe locuri din natură, cum ar fi atmosfera, înainte de formarea cristalelor de gheață, când picăturile de apă sunt lichide chiar cu mult sub zero grade Celsius, dar când sunt expuse corespunzător, acestea îngheață imediat. Acești nori sunt periculoși pentru avioane, picăturile supra-răcite îngheață rapid pe aripi și pe cadru, provocând glazură periculoasă.

(Videoclipul poate fi descărcat într-o dimensiune mai mare aici.)