Woda może być chłodniejsza od lodu i nadal pozostawać cieczą? To jest superfajne!
Australijski program nauczania linki
- Nauka >Nauki chemiczne > Rok 3 > ACSSU046
- Nauka > Nauki chemiczne > Rok 5 > ACSSU077
Będziesz potrzebował
- 20 mL butelkowanej wody
- czystej, suchego plastikowego kubka o gładkiej powierzchni
- płasko-dolnej miski
- kostek lodu
- 4 łyżek soli
- czystego, suchego termometru.
Spróbuj tego
- Wlej wodę do kubka i włóż kubek do miski.
- Wypełnij miskę kostkami lodu. Upewnij się, że żaden lód nie wpadnie do kubka z wodą i że poziom kostek lodu w misce jest wyższy niż poziom wody w kubku.
- Posyp równomiernie dwie łyżki soli na kostki lodu. Unikaj dostania się soli do kubka.
- Włóż termometr do kubka z wodą.
- Zostaw kubek z wodą do ostygnięcia. Przez resztę eksperymentu uważaj, aby nie uderzać o kubek z wodą, gdy się chłodzi.
- Po 10 minutach ostrożnie dodaj więcej lodu do miski, jak w kroku 3.
- Powtórz krok 4.
- Zostaw kubek z wodą do ochłodzenia na kolejne 10 minut lub do momentu, gdy temperatura wody spadnie poniżej 0°C.
- Gdy woda spadnie poniżej 0°C, ostrożnie wyjmij termometr.
- Wrzuć kawałek lodu do kubka z wodą i obserwuj, co się dzieje z kubkiem z wodą.
Dalsze badanie
Próbuj różnych sposobów zamrażania wody, takich jak uderzanie w kubek lub wrzucanie różnych przedmiotów do wody.
Co się stanie, jeśli spróbujesz wylać przechłodzoną wodę na kostkę lodu?
Próbuj przechłodzić różne rodzaje płynów, takie jak napój bezalkoholowy lub deszczówka. Które ciecze są łatwiejsze do przechłodzenia?
Co się dzieje?
Przez powolne chłodzenie wody, woda pozostaje w stanie ciekłym poniżej jej punktu zamarzania. Jest to znane jako „superchłodzenie”. Kiedy lód zostaje wrzucony do wody, woda nagle zamarza i zamienia się w lód. Dzieje się tak, ponieważ kostka lodu pozwala superchłodzonej wodzie rosnąć nowym kryształkom lodu.
Punkt zamarzania wody wynosi 0°C. Oznacza to, że woda normalnie zmieni się z cieczy w ciało stałe, gdy zostanie schłodzona do temperatury 0°C. Jednakże, jeśli woda jest wystarczająco czysta, i jeśli jest chłodzona wystarczająco wolno, woda może pozostać cieczą, nawet gdy jest zimniejsza niż 0°C. Superchłodzona woda nie zamienia się w lód podczas chłodzenia, ponieważ jest zbyt czysta, by mogły tworzyć się w niej kryształki lodu. Kryształy lodu potrzebują czegoś, na czym mogą rosnąć, aby mogły się uformować. Kryształy lodu mogą rosnąć na drobinach kurzu, zanieczyszczeniach w wodzie lub samym lodzie.
W tej aktywności, woda butelkowana jest czysta; nie zawiera kurzu ani zanieczyszczeń. Ponieważ powierzchnia kubka jest gładka, nie zawiera żadnych nierówności, na których mogą tworzyć się kryształy. Dlatego woda może być superchłodzona. Jednakże, gdy dodasz kostkę lodu, kostka lodu pozwala nowym kryształkom lodu rosnąć i powoduje, że woda niemal natychmiast zamienia się w lód.
Powiązania ze światem rzeczywistym
Niektóre chmury są zrobione z kropel przechłodzonej wody. Na przykład, chmury altocumulus są w większości zbudowane z kropelek wody o temperaturze około -10°C. Te superchłodzone kropelki wody mogą powodować problemy dla samolotów. Jeśli kropelki wody uderzą w samolot, mogą nagle zamarznąć i utworzyć powłokę lodu na zewnętrznej stronie samolotu. Lód może wpłynąć na sposób, w jaki powietrze porusza się po zewnętrznej stronie samolotu i spowodować, że instrumenty takie jak wskaźniki prędkości będą nieprawidłowe.