Je hebt misschien video's gezien van wat lijkt op een gewone fles koud water die rondhangt en zich met zijn eigen waterige zaken bemoeit tot bam! Iemand tikt ermee tegen de tafel en de hele fles verandert meteen in ijs. Wat is deze duistere tovenarij?

Laten we de eersten zijn om je te vertellen dat het geen magie is, maar in plaats daarvan wetenschap, en nog wat vrij eenvoudige wetenschap. En ja, je kunt deze absoluut thuis proberen.

Nucleatiestation

Wanneer een stof van toestand verandert - zoals vloeibaar water dat verandert in vast ijs - omvat het proces kiemvorming. Dat is wanneer er een onvolmaaktheid in de substantie is, zoals wat stof in het water, dat de nieuwe staat kan gebruiken als een soort anker - of kern - om de verandering van de ene staat naar de andere te laten plaatsvinden. Eén molecuul vormt een ijskristal in de kern, wat een meer ijzig oppervlak creëert, waardoor meer nabijgelegen moleculen in ijs veranderen, wat een meer ijzig oppervlak creëert, waardoor nog meer nabijgelegen moleculen in ijs veranderen ... je krijgt de idee.

Meestal zijn er veel kernen in water. Dus als je een fles water in de vriezer doet, begint het rond die onvolkomenheden in de hele vloeistof te bevriezen. Dit wordt heterogene kiemvorming genoemd, omdat het water niet uniform is. Er zit spul in en het ijs vormt zich in de loop van de tijd door het water.

Maar het is mogelijk om homogene nucleatie te creëren. Dat gebeurt wanneer er geen onzuiverheden in het water zijn omdat er geen kernen zijn waar het ijs zich omheen kan vormen naarmate het water kouder en kouder wordt. Dit is het proces dat "instant" ijs creëert.

Super coole wetenschap in je vriezer

Water bevriest beroemd bij 32 graden Fahrenheit (0 graden Celsius). Maar gezuiverd water, zoals het spul dat je in flessen uit de winkel koopt, bevat niets anders dan watermoleculen. Er is dus niets om het gebruikelijke heterogene kiemvormingsproces op gang te brengen.

Als je flessen gezuiverd water hebt, kun je ze in de vriezer doen en ze een paar uur ongestoord laten - niet bewegen, niet aanraken. Ze zullen nog steeds vloeibaar zijn omdat zuiver water zonder kernen bevriest bij -43,6 graden Fahrenheit (-42 graden Celsius). Het is nu een onderkoelde vloeistof, wat inderdaad supercool klinkt.

De exacte tijd die nodig is om het water te laten bevriezen, hangt af van de grootte van je waterflessen en je vriezer, maar het duurt ongeveer twee en een half tot drie uur om het water in deze onderkoelde staat te krijgen.

Het is pas na deze paar uur voorbereiding dat het "onmiddellijke" deel van instantijs plaatsvindt. Maar het is geweldig. Haal de flessen voorzichtig uit de vriezer. Schud er dan een of sla ermee op tafel. Alles kan op dit moment als een kern fungeren - luchtbellen, een lichte deuk in de fles. Elke kleine verandering is voldoende om homogene kiemvorming te veroorzaken.

Zodra die verstoring aanwezig is, worden de uniforme watermoleculen zo snel ijs dat het er onmiddellijk uitziet.

Een alternatief voor de methode van meppen of schudden is om het onderkoelde water over een ijsblokje te gieten. De kubus zal dienen als de kern en je kunt tijdens het gieten een kleine toren van ijs maken.