Potresti aver visto video di quella che sembra una normale bottiglia di acqua fredda che penzola e si fa i suoi affari acquosi fino a quando bam! Qualcuno la picchietta contro il tavolo e l'intera bottiglia si trasforma istantaneamente in ghiaccio . Cos'è questa magia oscura?
Bene, cerchiamo di essere i primi a dirvi che non è magia, ma piuttosto scienza, e per giunta una scienza piuttosto semplice. E sì, puoi assolutamente provarlo a casa.
Stazione di Nucleazione
Quando una sostanza cambia stato, come l'acqua liquida che si trasforma in ghiaccio solido, il processo prevede la nucleazione . È allora che c'è un'imperfezione nella sostanza, come della polvere nell'acqua, che il nuovo stato può usare come una sorta di ancora – o nucleo – perché avvenga il cambiamento da uno stato all'altro. Una molecola forma un cristallo di ghiaccio nel nucleo, che crea una superficie più ghiacciata, che fa sì che più molecole vicine si trasformino in ghiaccio, che crea una superficie più ghiacciata, che fa sì che ancora più molecole vicine si trasformino in ghiaccio ... ottieni il idea.
Di solito, ci sono molti nuclei presenti nell'acqua. Quindi, quando fai scoppiare una bottiglia d'acqua nel congelatore, inizia a congelarsi attorno a quelle imperfezioni in tutto il liquido. Questa è chiamata nucleazione eterogenea , perché l'acqua non è uniforme. C'è della roba dentro e il ghiaccio si forma in tutta l'acqua nel tempo.
Ma è possibile creare una nucleazione omogenea . Ciò accade quando non ci sono impurità nell'acqua perché non ci sono nuclei attorno ai quali il ghiaccio si forma quando l'acqua diventa sempre più fredda. Questo è il processo che crea il ghiaccio "istantaneo".
La scienza super cool nel tuo congelatore
L'acqua si congela notoriamente a 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius). Ma l'acqua purificata , come la roba che compri in bottiglia dal negozio, non contiene altro che molecole d'acqua. Quindi non c'è niente che possa avviare il consueto processo di nucleazione eterogeneo.
Se hai bottiglie di acqua purificata, puoi metterle nel congelatore e lasciarle indisturbate - senza muoversi, senza toccarle - per un paio d'ore. Saranno ancora liquidi perché l'acqua pura senza nuclei si congela a -43,6 gradi Fahrenheit (-42 gradi Celsius). Ora è un liquido super raffreddato, che suona davvero super cool.
Il tempo esatto necessario affinché l'acqua si congeli dipenderà dalle dimensioni delle tue bottiglie d'acqua e del tuo congelatore, ma ci vorranno circa due ore e mezza o tre per portare l'acqua a questo stato super raffreddato.
È solo dopo queste poche ore di preparazione che avviene la parte "istantanea" del ghiaccio istantaneo. Ma è incredibile. Rimuovere con cautela le bottiglie dal congelatore. Quindi agitane uno o sbattilo sul tavolo. Qualsiasi cosa può fungere da nucleo a questo punto: bolle d'aria, una leggera ammaccatura nella bottiglia. Qualsiasi piccolo cambiamento sarà sufficiente per causare una nucleazione omogenea.
Una volta che il disturbo è presente, le molecole d'acqua uniformi diventeranno ghiaccio così rapidamente da sembrare istantaneo.
Ora è supercool
Un'alternativa al metodo di percussione o agitazione è versare l'acqua super raffreddata su un cubetto di ghiaccio. Il cubo fungerà da nucleo e sarai in grado di creare una piccola torre di ghiaccio mentre versi.
