Gel instantané surfondue eau
Gel instantané surfondue eau
- refroidisseur isolé (vous pouvez aussi utiliser un bac en plastique ou un grand seau)
- Ice (assez pour remplir plus fraîche à moitié plein)
- Le sel gemme (pour la fusion des adoucisseurs d'eau ou de glace)
- Eau
- Plusieurs bouteilles en plastique non ouverts d'eau potable (essayer une ou plus d'eau de source, l'eau filtrée, l'eau gazeuse, de l'eau distillée ou de l'eau du robinet). Ne pas utiliser des bouteilles en verre.
- Thermomètre
Base Procédure expérimentale (notez que la vidéo ci-dessus suit pas cette procédure expérimentale exactement):
Le point de congélation ou de fusion d'une substance est effectivement définie comme étant la température à laquelle les phases liquide et solide sont en équilibre. Pour l'eau pure, cela signifie que la glace fond exactement à la même vitesse que l'eau liquide est le gel de telle sorte que la quantité nette de chaque reste à peu près inchangée, et qui se produit exactement à 0 ° C. Cet équilibre parfait peut sembler très difficile à réaliser, mais en fait aussi longtemps que votre bain contient beaucoup de fois la glace et de l'eau, et vous n'êtes pas ajouter ou de retirer trop de chaleur externe (le refroidisseur est bien isolé), les phases trouveront leur l'équilibre et la température se stabilisent AYT 0 ° C. Voilà pourquoi vous devriez avoir mesuré 0 ° C (en fonction de la précision de votre thermomètre) à l'étape 2. Lorsque l'eau dans une bouteille est surfusion (en dessous de 0 ° C) il est en équilibre, car il n'y a pas de glace. Mais une fois que les premières formes cristallines solides, la quantité de glace augmente que plus l'eau gèle et le mélange atteint rapidement l'équilibre à 0 ° C-à-dire la température va en fait comme l'eau gèle, libérant la chaleur latente de fusion (voir expériences supplémentaires ci-dessous ). Voilà pourquoi la glace dans la bouteille est très douce et fondante, plutôt que congelé dur. Pour geler la bouteille que vous devez supprimer ce disque chaleur supplémentaire en quelque sorte, peut-être en le plaçant dans la glacière.
Heureusement, l'eau liquide (ou tout autre solvant) a une autre très utile propriété-le point de congélation d'une solution (quoi que ce soit dissous dans un solvant) est toujours inférieure au point de congélation du solvant pur. Dans notre cas, cela signifie que la dissolution du sel dans l'eau (le solvant) abaisse le point de congélation de la solution d'eau salée, à savoir que vous devez le faire plus froid que l'eau pure avant qu'elle ne gèle. C'est pourquoi il est beaucoup plus difficile de geler l'eau de mer que l'eau douce. Notez que ce n'est pas la même chose que l'eau en surfusion; le sel dans l'eau est une solution, et non pas de l'eau pure. Ceci est également la raison pour laquelle vous saupoudrez de sel sur une route glacée pour le faire fondre. Le sel se dissout dans la mince couche d'eau liquide qui est généralement présent sur la surface (à moins que la glace est très, très froid), l'abaissement de la température requise pour la glace à rester congelé. Le plus de sel que vous dissoudre, plus le point de congélation. Peu importe quel type de sel (ou quoi que ce soit d'autre) que vous utilisez, seulement combien vous dissolvez dans l'eau. On appelle cela une propriété colligative, ce qui signifie qu'elle ne dépend que du nombre de particules, et non pas leur type. Etant donné que la glace solide est généralement beaucoup plus froid que 0 ° C (vous avez mesuré que dans l'étape 1), ajoutant de la glace à une solution d'eau salée abaisse la température de la solution. Et comme le point de congélation de ce bain de solution glace d'eau salée (la température à laquelle la congélation et la fusion est en équilibre) est plus faible que celle d'un bain d'eau pure glace, nous pouvons l'utiliser pour surfusion nos bouteilles d'eau pure. En ajoutant assez de sel, il est relativement facile de préparer un bain qui est de -10 ° C ou moins.
Variations et activités connexes:
Il existe d'autres façons intéressantes de geler instantanément l'eau en surfusion. Très dévisser soigneusement la partie supérieure d'un de vos bouteilles sans geler l'eau. Laissez tomber un petit morceau de glace dans l'eau et regarder comme il déclenche instantanément le gel dans la bouteille. Étant donné que cette pièce est déjà solide, il sert de germe cristallin auquel les molécules liquides peuvent facilement joindre. Vous pouvez également essayer de verser lentement l'eau en surfusion liquide de la bouteille sur un plat avec un petit morceau de glace. L'eau gèle car elle touche la glace puis continuer le gel jusqu'à le flux de coulée et dans la bouteille. Pour une autre expérience, placer soigneusement un thermomètre dans la bouteille d'eau liquide en surfusion. Il devrait lire une température bien inférieure à 0 ° C. laissent tomber un petit morceau de glace dans la bouteille pour amorcer la congélation et observer la montée de la température que l'eau gèle, jusqu'à ce qu'il atteigne 0 ° C. Lorsque l'eau gèle, elle libère de la chaleur (appelée chaleur latente de fusion), et cette chaleur n'a nulle part où aller, sauf dans le reste de l'eau et de la glace dans la bouteille, qui refond en fait une partie de la glace qui vient gelé. Voilà pourquoi la bouteille ne gèle pas dans la glace dure, mais une forme, de la glace fondante très humide. Étant donné que la glace et l'eau est maintenant en équilibre, sa température doit être au point de congélation ou 0 ° C.
Super-saturé (ou surfusion) des solutions d'acétate de sodium et aussi cristalliser le gel instantanément, libérant une énorme quantité de chaleur latente qu'ils gèlent, ce qui les rend utiles pour « puits de chaleur ».
Liens vers plus d'informations et d'activités:
Abaissement du point de congélation:
Comment fait fondre l'aide de sel glace:
Comment l'eau froide peut être refroidi avant congélation:
packs chaleur acétate de sodium: