W poprzednim artykule opisałem, jak działa pamięć wody i jak molekuły wody przekazują sobie nawzajem informacje. Przechłodzenie wody i bardzo efektowny moment spontanicznej krystalizacji dobrze to ilustruje.
Woda jest niezwykłą substancją, także jeśli chodzi o zamarzanie. Wszystkie ciecze – przy przejściu w stan stały (lód) stają się gęste. Jednak nie woda, ona w czasie zamarzania powiększa swoją objętość. Lód jest lżejszy od wody, pływa na jej powierzchni i działa jak izolator, co ma ogromne znaczenie dla ryb i przetrwania przez nie zimy oraz dla wszystkich innych mieszkańców zbiorników wodnych. Bez tej właściwości wody nasze środowisko wyglądałoby zupełnie inaczej.
Woda najczęściej zamarza poniżej 0°C, niemniej, jeśli zaczniemy stopniowo ochładzać wodę i pozostawimy ją w bezruchu, to woda z kranu może pozostać w stanie ciekłym do –3°C, a woda filtrowana nawet do –40°C! To tak zwana przechłodzona woda. Osiągnięcie tak niskiej temperatury powoduje, że jeśli pojawi się w niej kawałek lodu, a wodę się wstrząśnie, to w ciągu sekund następuje przemiana wody w lód! Można też wylać przechłodzoną wodę na lód, co spowoduje powstanie przedziwnych figur lodowych. Oto film to ukazujący, który znalazłem na YouTube:
Jak to działa?
Molekuły wody (a dokładnie wiązania wodorowe) przy temperaturze poniżej 0°C zmieniają swoją strukturę i „są gotowe” do przejścia w stan stały – w lód. Potrzebują inicjatora tego procesu, np. kawałka lodu. Jak zostało wyjaśnione w poprzednim artykule, woda przejmuje informacje z otoczenia – czyli w tym wypadku z lodu. Powoduje to, że molekuły wody przekazują sobie po kolei informację o konieczności przejścia w lód – od miejsca, gdzie pojawił się zarodek do samego końca – i… zamarzają.
To widokowe zjawisko obrazuje, jak molekuły wody przekazują sobie informację.
Eksperyment można zrobić samemu w domu. Oto jego opis:
- Butelki – najlepiej z filtrowaną wodą, nie większe niż 0,5 l – wkładamy do zamrażalki.
- W zależności od temperatury zamrażalki i ilości wody czekamy min. 1,5 h (proszę potestować, jaki czas jest w danych warunkach potrzebny).
- W międzyczasie nie wolno otwierać zamrażalki.
- Wyciągamy bez wstrząśnienia wodę.
- Teraz proszę potrząsnąć, uderzyć butelkę lub delikatnie ją otworzyć i dodać kawałek lodu.
Dobrej zabawy!
Żródła:
- prof. S. Filina Niezwykłe właściwości zwykłej wody,
- Nature, International Journal of Science, 24 nov 2011, Emily B. Moore & Valeria Molinero: ‘Structural transformation in supercooled water controls the crystallization rate of ice’