Jak to działa
Użyłeś soli i lodu, aby obniżyć temperaturę w mieszaninie chłodzącej poniżej normalnej temperatury zamarzania wody. Nazywa się to „depresją punktu zamarzania”. Ta bardzo zimna słona woda może być użyta do schłodzenia innych próbek wody i sody poniżej ich normalnej temperatury zamarzania, aby odkryć, które z nich mogą być przechłodzone. Możesz również odkryć, które próbki zamarzają w swoich normalnych punktach zamarzania bez względu na wszystko.
Gdy woda zamarza, molekuły łączą się w bardzo uporządkowany sposób i tworzą strukturę krystaliczną. Z tego powodu cząsteczki wody w postaci lodu mają mniej energii niż cząsteczki wody w postaci ciekłej. Oznacza to, że aby przejść od wody w stanie ciekłym do wody w stanie stałym, cząsteczki muszą stracić energię cieplną. Innymi słowy, gdy superchłodzona woda zamarza, gdy się z nią stukamy lub ją otwieramy, ogrzewa się również reszta wody. To ogrzewanie może pozwolić na zamrożenie tylko dziesięciu lub dwudziestu procent wody, co sprawia, że w butelce jest breja, a nie stały kawałek. Tworzenie się kryształków lodu odbywa się bardzo szybko, ale ciepło płynie w wodzie powoli.
Gdy woda jest schłodzona do punktu zamarzania, kryształki lodu mogą zacząć zbierać się w wodzie. Podobnie jak płatki śniegu, kryształy te potrzebują czegoś, na czym mogą rosnąć i używają mikroskopijnych zanieczyszczeń w wodzie lub miejsc na butelce, aby to zrobić. Jeśli pracujesz z naprawdę czystą wodą i schładzasz ją powoli, aby uzyskać superchłodzoną wodę jako ciecz, wynik jest inny. Kiedy do tej superchłodzonej czystej wody dodamy zanieczyszczenie (np. kryształ lodu), przyspiesza to proces krystalizacji jeszcze bardziej. Woda natychmiast zamarza w stanie stałym, bez żadnej brei. Nazywa się to „zamrażaniem migawkowym”.”
Jeśli schładzasz wodę sodową lub soda pop, musisz wziąć pod uwagę kilka innych czynników. Kiedy produkowany jest napój gazowany, duże ilości dodatków (takich jak cukier, kolory i aromaty), jak również dwutlenek węgla (CO2) są pompowane do wody. Dodatki te nazywane są solutami i kiedy soluty są dodawane do cieczy takiej jak woda (rozpuszczalnik), temperatura zamarzania wody spada. Poprzez obniżenie punktu zamarzania, soda musi osiągnąć znacznie niższą temperaturę niż zwykła woda, aby zamarznąć. Gazowy dwutlenek węgla w sodzie utrzymuje się tylko tak długo, jak długo butelka jest szczelnie zamknięta. Kiedy butelka zostanie otwarta i usłyszysz ten „szum” gazu i piany wydobywających się z butelki, stężenie rozpuszczalników w wodzie szybko spada. Temperatura zamarzania wzrasta, a bez tych wszystkich rozpuszczalników napój zamarza bardzo szybko. Oczywiście, wszystkie te bąbelki zapewniają miejsca dla kryształków lodu, które również zaczynają się formować. Możesz to sprawdzić, stukając w super schłodzoną butelkę napoju gazowanego bez otwierania jej. Po stuknięciu powstaną bąbelki i prawdopodobnie nastąpi zamrożenie.