How Does It Work
Hai usato sale e ghiaccio per far scendere la temperatura della miscela refrigerante sotto il normale punto di congelamento dell’acqua. Questo si chiama “depressione del punto di congelamento”. Questa acqua salata molto fredda può essere usata per raffreddare altri campioni di acqua e soda al di sotto del loro normale punto di congelamento per scoprire quali di essi possono essere superraffreddati. Potresti anche scoprire quali campioni si congelano al loro normale punto di congelamento, qualunque cosa accada.
Quando l’acqua si congela, le molecole si uniscono in modo molto ordinato e formano una struttura cristallina. Per questo motivo, le molecole d’acqua come ghiaccio hanno meno energia delle molecole d’acqua come liquido. Ciò significa che per passare dall’acqua liquida all’acqua solida, le molecole devono perdere energia termica. In altre parole, quando l’acqua super-raffreddata si congela quando la si tocca o la si apre, si riscalda anche il resto dell’acqua. Questo riscaldamento può permettere che solo il dieci o venti per cento dell’acqua si congeli e questo spiega perché nella bottiglia c’è della fanghiglia invece che un pezzo solido. La formazione di cristalli di ghiaccio avviene molto rapidamente ma il calore scorre lentamente nell’acqua.
Quando l’acqua viene raffreddata al suo punto di congelamento, i cristalli di ghiaccio possono iniziare a raccogliersi nell’acqua. Come i fiocchi di neve, questi cristalli hanno bisogno di qualcosa su cui crescere e usano le impurità microscopiche nell’acqua o le posizioni sulla bottiglia per fare proprio questo. Se si lavora con acqua veramente pura e la si raffredda lentamente per produrre acqua super raffreddata come liquido, il risultato è diverso. Quando si aggiunge un’impurità (per esempio un cristallo di ghiaccio) a quest’acqua pura super raffreddata, si accelera ancora di più il processo di cristallizzazione. L’acqua si congela istantaneamente in modo solido, senza fanghiglia da nessuna parte. Questo si chiama “congelamento a scatto”.
Se si superraffredda l’acqua gassata o la soda pop, ci sono altri fattori da considerare. Quando si produce una bibita gassata, vengono pompate nell’acqua grandi quantità di additivi (come zucchero, colori e aromi) e anidride carbonica (CO2). Questi additivi sono chiamati soluti e quando i soluti vengono aggiunti a un liquido come l’acqua (il solvente), il punto di congelamento dell’acqua scende. Abbassando il punto di congelamento, la soda deve raggiungere una temperatura molto più fredda della semplice acqua per congelare. Il gas di anidride carbonica nella soda viene mantenuto solo finché la bottiglia viene tenuta sigillata. Quando la bottiglia viene aperta e si sente quel “whoosh” di gas e schiuma uscire dalla bottiglia, la concentrazione di soluti nell’acqua scende rapidamente. Il punto di congelamento sale e, senza tutti quei soluti, la soda si congela molto rapidamente. Naturalmente, tutte quelle bolle forniscono posti per i cristalli di ghiaccio che iniziano a formarsi. Si può testare questo battendo una bottiglia di soda super raffreddata senza aprirla. Le bolle si formeranno dopo il colpetto e probabilmente si verificherà il congelamento.