Vesi voi olla jäätä viileämpää ja silti pysyä nesteenä? Se on super siistiä!
Australian opetussuunnitelman linkit
- Tiede > Kemialliset tieteet > Vuosi 3 > ACSSU046
- Tiede > Kemialliset tieteet > Vuosiluokka 5 > ACSSU077
Tarvitset
- 20 ml pullotettua vettä
- puhdasta, kuiva muovimuki, jossa on sileä pinta
- litteäpohjainen kulho
- jääpaloja
- 4 ruokalusikallista suolaa
- puhdas, kuiva lämpömittari.
Kokeile tätä
- Kaada vesi kuppiin ja laita kuppi kulhoon.
- Täytä kulho jääpaloilla. Varmista, ettei jää putoa vesikupin sisään ja että kulhossa olevien jääpalojen taso on korkeammalla kuin kupissa olevan veden taso.
- Ripottele kaksi ruokalusikallista suolaa tasaisesti jääpalojen päälle. Vältä suolan joutumista kuppiin.
- Aseta lämpömittari vesikuppiin.
- Jätä vesikuppi jäähtymään. Varo kokeen loppupuolella, ettet kolhi vesikuppia sen jäähtyessä.
- Lisää 10 minuutin kuluttua varovasti lisää jäätä kulhoon vaiheen 3 mukaisesti.
- Toista vaihe 4.
- Jätä vesikuppi jäähtymään vielä 10 minuutiksi tai kunnes veden lämpötila on alle 0 °C.
- Kun vesi on alle 0 °C, poista varovasti lämpömittari.
- Pudota jääpala vesikuppiin ja tarkkaile, mitä vesikupille tapahtuu.
Jatkotutkimus
Kokeile erilaisia tapoja saada vesi jäätymään, kuten lyömällä kuppia tai pudottamalla erilaisia esineitä veteen.
Mitä tapahtuu, jos yrität kaataa alijäähtynyttä vettä jääkuution päälle?
Kokeile erilaisten nesteiden, kuten virvoitusjuoman tai sadeveden, alijäähdyttämistä. Mitkä nesteet on helpompi alijäähdyttää?
Mitä tapahtuu?
Jäähdyttämällä vettä hitaasti vesi pysyy nestemäisenä jäätymispisteensä alapuolella. Tätä kutsutaan ’alijäähdyttämiseksi’. Kun veteen pudotetaan jäätä, vesi jäätyy yhtäkkiä ja muuttuu jääksi. Tämä tapahtuu, koska jääkuutio antaa alijäähtyneen veden kasvattaa uusia jääkiteitä.
Veden jäätymispiste on 0 °C. Tämä tarkoittaa, että vesi muuttuu normaalisti nesteestä kiinteäksi, kun se jäähdytetään 0 °C:een. Jos vesi on kuitenkin tarpeeksi puhdasta ja jos se jäähdytetään tarpeeksi hitaasti, vesi voi pysyä nesteenä, vaikka se olisi kylmempää kuin 0 °C. Alijäähtynyt vesi ei muutu jääksi jäähtyessään, koska se on liian puhdasta jääkiteiden muodostumiseen. Jääkiteet tarvitsevat muodostuakseen jotakin, johon ne voivat kasvaa. Jääkiteet voivat kasvaa pölyhiukkasiin, vedessä oleviin epäpuhtauksiin tai itse jäähän.
Tässä toiminnassa pullotettu vesi on puhdasta; se ei sisällä pölyä tai epäpuhtauksia. Koska kupin pinta on sileä, siinä ei ole kuoppia, joihin voi muodostua kiteitä. Siksi vesi voidaan alijäähdyttää. Kun kuitenkin lisäät jääkuution, jääkuutio antaa uusien jääkiteiden kasvaa ja saa veden muuttumaan lähes välittömästi jääksi.
Todellisen maailman linkit
Jotkut pilvet koostuvat alijäähtyneen veden pisaroista. Esimerkiksi altocumulus-pilvet koostuvat enimmäkseen vesipisaroista, joiden lämpötila on noin -10 °C. Nämä alijäähtyneet vesipisarat voivat aiheuttaa ongelmia lentokoneille. Jos vesipisarat osuvat lentokoneeseen, ne voivat yhtäkkiä jäätyä ja muodostaa jääkerroksen lentokoneen ulkopuolelle. Jää voi vaikuttaa siihen, miten ilma liikkuu lentokoneen ulkopuolella, ja aiheuttaa sen, että mittarit, kuten nopeusmittarit, eivät toimi oikein.