Onderkoeling is een fenomeen waarbij een stof in vloeibare toestand blijft onder het normale vriespunt. Dit gebeurt vanwege de afwezigheid van kiemplaatsen, dit zijn kleine deeltjes die fungeren als startpunt voor kristalgroei. In het geval van water kan onderkoeling optreden wanneer het wordt afgekoeld tot onder 0°C (32°F) zonder te bevriezen.

Factoren die bijdragen aan de onderkoeling van water

Afwezigheid van kernvormingscentra :De belangrijkste reden voor onderkoeling van water in de wolken is het gebrek aan kiemplaatsen. In de atmosfeer bestaan ​​waterdruppels als kleine bolletjes watermoleculen die bij elkaar worden gehouden door oppervlaktespanning. Omdat ze in de lucht hangen en uit de buurt van vaste oppervlakken, is de kans klein dat je onzuiverheden of deeltjes tegenkomt die als kernvormingscentra kunnen fungeren. Deze afwezigheid voorkomt dat de waterdruppels de initiële ijskristallen vormen die nodig zijn voor bevriezing.

Hoge zuiverheid van wolkenwater :Wolkenwater is over het algemeen zeer zuiver en bevat lage concentraties onzuiverheden. Daarentegen wordt water op het aardoppervlak blootgesteld aan verschillende verontreinigende stoffen, zoals stofdeeltjes, mineralen en bacteriën, die als kiemplaatsen fungeren. De zuiverheid van wolkenwater verkleint de kans op het vinden van kiemplaatsen die bevriezing kunnen veroorzaken.

Dynamische atmosferische omstandigheden :Wolken zijn dynamische systemen met continue beweging. Als wolkendruppels met elkaar botsen, kunnen ze samensmelten en in omvang groeien. Dit dynamische gedrag maakt het echter ook moeilijker voor een druppel om een ​​kernvormingsplaats tegen te komen, wat verder bijdraagt ​​aan onderkoeling.

Experimentele demonstratie van onderkoeling

Om onderkoeling in een gecontroleerde omgeving aan te tonen, kunt u een eenvoudig experiment uitvoeren:

Benodigde materialen :

- Een fles gedestilleerd water

- Een vriezer of een bak gevuld met ijs en zout (voor het creëren van een omgeving met lage temperaturen)

- Een thermometer

- Een roerstaafje

Procedure :

1. Vul de fles voor ongeveer een derde tot de helft met gedestilleerd water.

2. Plaats de fles in de vriezer of in het ijs- en zoutreservoir. Zorg ervoor dat de fles niet in direct contact komt met het ijs of de metalen oppervlakken om te voorkomen dat er kiemplaatsen ontstaan.

3. Houd de temperatuur van het water in de gaten met behulp van de thermometer.

4. Als de temperatuur onder de 0°C (32°F) daalt, blijft het water door onderkoeling vloeibaar.

5. Roer het water voorzichtig door met de roerstaaf. Door deze beweging kunnen kiemplaatsen ontstaan ​​en kan het water bevriezen. Als er geen bevriezing optreedt, wordt het water onderkoeld.

De afwezigheid van bevriezing bij temperaturen onder 0°C duidt op onderkoeling van water. Door de zuiverheid van het water te controleren en kiemplaatsen te vermijden, kun je het fenomeen demonstreren dat van nature in de wolken voorkomt.