Su hangi derecede donar?

 · 1 min

Sürpriz!

Hepimize taze suyun 32 derece F, 0°C, 273.15 K’de donduğu öğretildi. Ancak, suyu daha düşük sıcaklıklarda da sıvı tutmak mümkün! Bilim insanları suyu -42 °C’ye kadar soğuttu.

Aşırı soğutma nedir?

Aşırı soğutma, sıvıların normal donma noktası altında olmalarına rağmen katılaşmama durumudur!

Bu fenomenin günlük bir örneği her gün meteorolojide karşımıza çıkıyor: Yüksek rakımdaki bulutlar, donma noktalarının altında aşırı soğutulmuş yağmut damlalarının toplanmasıyla oluşuyor. Pek ya bu nasıl mümkün oluyor?

Suyu dondurmak için, ona minik miktarda bir enerji (titreşim) vermeniz veya kristalleşmeyi tetikleyen bir çekirdeğinizin olması gerekir. Yüksek rakımda tohum kristallerinn yokluğu, düşük sıcaklıklarda su damlalarının buzlaşmasını önlüyor. Bu fenomen ayrıca nasıl sıvı suyla dolu pet şişeleri buzdolabınızda -10 °C’nin altında tutabildiğinizi açıklıyor (şişe dış etkenlere maruz kalmıyor). Eğer bunu deneyimlediyseniz ve şişeyi buzdolabından çıkardıktan sonra salladıysanız, suyun içinde kristaller oluştuğunu görmüşsünüzdür. Aşırı soğumuş yağışı da deneyimlemiş olabilirsiniz Yağan sıvı ağaca veya yere değdiği anda kendini buza çeviriyor!

Bu fenomen ne zaman keşfedildi?

Aşırı soğuma, 1724’de (çok eskiden) Daniel Gabriel Fahrenheit tarafından bulundu. Ama bugün dahil bu fenomen yoğun tartışmalara konu olmaya devam ediyor.

fahrenheit.jpg

Esasında, son 60 yılda aşırı soğuyan sıvırların iç yapılarının kristalleşmeye uyumlu olmadığıyla ilgili spekülasyonlar yapıldı. Hipotezler açıklıyor ki sıvılardaki atomların büyük bir kısmı, kristal oluşturamayan beş katlı koordine kümelerde düzenlenir. Ancak, kristal oluşturmak için, madde periyodik olarak yenilenebilen ve bütün boşluğu doldurabilen bir yapıya ihtiyaç duyar. Böyle bir yapı 5 katlı koordine kümelerde mümkün değildir bu yüzden de bu sıvılar aşırı soğuyabilir.

2-boyutlu analog bir durumda, sınırlanmış bir şekil üçgen, sekizgen ibi şekillerle sınırlandırılabilirken beşgenlerle sınırlandırılamaz. Bu nedenle, beşgenler bu şeklin doldurulmasını önler ve işte kristalleşmede de olan aynen budur.

five-fold-coordinated-clusters.jpg

Sonuç

Günlük yaşamda, donma noktasının altında oluşan sıvı yapılar bazen kristalleşme ile uyumsuzdur. Bu sıvıları dondurmak için, onlara minik miktarda bir enerji (titreşim) vermeniz veya kristalleşmeyi tetikleyen bir çekirdeğinizin olması gerekir. Bu neden suları donma noktasının altında tutabildiğimizi açıklıyor!