چگونه با جوشاندن آب یخ تولید کنیم؟

به گزارش کلیک، بعد از چند دقیقه جوشیدن، آب می تواند شروع به یخ زدن به شکل کریستال های یخی جامد کند و اگر به آن دست بزنید واقعا سرد است. احمقانه به نظر می رسد، نه؟ پس در این حالت چه اتفاقی می افتد؟

برای انجام این کار شما به یک اتاقک فشار نیازمندید که از پمپ تخلیه برای مکش هوای درون آن به بیرون استفاده می کند. درون آن محفظه ای قرار دهید که حاوی ۶۰ میلی لیتر آب در دمای اتاق باشد.

نمک ایجاد شده از منیزیم سولفات بدون آب و همچنین یک بطری روکش شده در کلسیم سولفات پشت اتاقک قرار دهید.

این دو ماده بدان منظور نیستند که به فرایند جوشیدن (یخ زدن) کمک کنند، بلکه برای کمک به جذب بخار آب مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین اتاقک فشار با این عمل آسیب نمی بیند.

سپس تکه های کلسیت جامد به عنوان “ورقه های جوش” به آّب اضافه شوند، آن ها دما را تحت تاثیر قرار نمی دهند، اما کمک خواهند کرد که آب به طور یکنواخت تری بجوشد.

بسیار خوب، همه چیز آماده است.

درون اتاقک فشار آب نمی جوشد که دمایش بالا رود، بلکه همراه با کاهش فشار می جوشد.

نقطه جوش مایعات به دما و فشار بستگی دارد، و مایع گرم تر دارای فشار بخار بالاتری است.

در دمای ۱۰۰ درجه سلسیوس (نقطه جوش طبیعی آب) فشار بخار یک اتمسفر یا ۰٫۱۰۱۳۲۵ مگا پاسکال (MPa) است. در این نقطه آب شروع به تبخیر شدن می کند و از مایع به بخار تغییر حالت می دهد.

در دمای اتاق، فشار بخار آب بسیار پایین تر است، بنابراین پایدار است و نمی جوشد.

با استفاده از این اصول شما می توانید آب با دمای اتاق را درون اتاقک فشار بگذارید، هوا را خارج کنید ( بنابراین فشار کمتر می شود)، و بعد از چند دقیقه دمای جوش به زیر دمای آب می رود و عمل جوشیدن بدون گرم شدن اتفاق می افتد.

به طور نظری اگر من به کاهش فشار ادامه دهم، آب باید به جوشیدن ادامه دهد و در واقع گرما را از دست بدهد، زیرا مولکول های آب به سرعت به اطراف حرکت می کنند- گرم ترین آن ها یا آن هایی که بیشترین انرژی جنبشی را دارند- به صورت گاز خارج می شوند و بقیه آن ها در دمای پایین تر باقی می مانند.

نکته جالب این است که حین آنکه آب به جوش می آید دمای آن به نقطه یخ زدن کاهش می یابد.

طبق اظهار بخش فیزیک دانشگاه هاروارد کالیفرنیا، زمانی که شما آب را به وسیله کاهش فشار می جوشانید، مولکول هایی که در حالت مایع باقی مانده اند انرژی بدست می آورند و به صورت گاز خارج می شوند.

مولکول های موجود در حالت گازی مشخصا انرژی جنبشی بیشتری دارند نسبت به آنهایی که نمی توانند بر نیروهای ضعیف بین مولکولی غلبه کنند.

بنابراین، همانطور که فرایند جوشیدن ادامه می یابد، مایع به طور مداوم گرما از دست می دهد. با ادامه تخلیه با پمپ،فشار مولکول های گازی متوقف می شود و فرایند جوشیدن ادامه می یابد. سرانجام دمای مایع به اندازه کافی پایین می یابد تا یخ بزند.