Vatten kan vara kallare än is och ändå vara flytande? Det är superhäftigt!
Länkar till den australiensiska läroplanen
- Naturvetenskap > Kemiska vetenskaper > År 3 > ACSSU046
- Naturvetenskap > Kemiska vetenskaper > År 5 > ACSSU077
Du behöver
- 20 ml flaskvatten
- rengöra, torr plastmugg med en slät yta
- flatbottnad skål
- isbitar
- 4 matskedar salt
- ren, torr termometer.
Att prova detta
- Häll vattnet i koppen och ställ koppen i skålen.
- Fyll skålen med isbitar. Se till att ingen is faller ner i koppen med vatten och att nivån på iskuberna i skålen är högre än nivån på vattnet i koppen.
- Sprid två matskedar salt jämnt över iskuberna. Undvik att få salt i koppen.
- Placera termometern i koppen med vatten.
- Lämna koppen med vatten att svalna. Under resten av experimentet ska du vara försiktig så att du inte stöter på vattenkoppen medan den svalnar.
- Efter 10 minuter lägger du försiktigt till mer is i skålen enligt steg 3.
- Upprepa steg 4.
- Lämna vattenkoppen att svalna i ytterligare 10 minuter eller tills vattentemperaturen är under 0 °C.
- När vattnet är under 0 °C tar du försiktigt bort termometern.
- Droppa en isbit i koppen med vatten och observera vad som händer med koppen med vatten.
Fortsatt undersökning
Att prova olika sätt att få vattnet att frysa, t.ex. genom att slå på koppen eller att släppa olika föremål i vattnet.
Vad händer om du försöker hälla det underkylda vattnet på en isbit?
Att prova att underkyla olika typer av vätskor, till exempel läsk eller regnvatten. Vilka vätskor är lättare att underkylas?
Vad händer?
Om vattnet kyls långsamt förblir det flytande under sin fryspunkt. Detta kallas ”superkylning”. När isen släpps ner i vattnet fryser vattnet plötsligt och förvandlas till is. Detta sker eftersom iskuberna låter det underkylda vattnet växa nya iskristaller.
Vattens fryspunkt är 0 °C. Det innebär att vatten normalt sett övergår från en vätska till ett fast ämne när det kyls ned till 0 °C. Men om vattnet är tillräckligt rent och om det kyls tillräckligt långsamt kan vattnet förbli en vätska även när det är kallare än 0 °C. Superkylt vatten blir inte till is när det kyls ner eftersom det är för rent för att iskristaller ska kunna bildas. Iskristaller behöver något att växa på för att kunna bildas. Iskristaller kan växa på dammkorn, orenheter i vattnet eller på själva isen.
I den här aktiviteten är flaskvattnet rent; det innehåller inget damm eller orenheter. Eftersom koppens yta är slät innehåller den inga ojämnheter på vilka kristaller kan bildas. Därför kan vattnet underkylas. Men när du lägger till en isbit låter isbiten nya iskristaller växa och gör att vattnet nästan omedelbart förvandlas till is.
Länkar till den verkliga världen
Vissa moln består av droppar av underkylt vatten. Till exempel består altocumulusmoln mestadels av vattendroppar vid cirka -10 °C. Dessa underkylda vattendroppar kan orsaka problem för flygplan. Om vattendropparna träffar ett flygplan kan de plötsligt frysa och skapa en isbeläggning på flygplanets utsida. Isen kan påverka hur luften rör sig på utsidan av flygplanet och göra att instrument som t.ex. hastighetsindikatorer blir felaktiga.