מים מתחת לאפס

חוץ מניסויים מדעיים יש לתופעה זו גם ערך שימושי, בחורף כאשר קר מאוד והכבישים מתכסים בקרח (בחרמון או בירושלים לדוגמא) מפזרים מלח על הכביש, המלח כאמור מאפשר למים להשאר במצב צבירה נוזל גם בטמפרטורות שמתחת לאפס ומונע מהכביש לקפוא.

אפשר גם להשתמש בעקרון מדעי זו כדי להכין גלידת שמנת תוך חמש דקות (לחצו כדי לראות את הניסוי)

ועכשיו לתופעה השניה, מדוע המים שבכוס שאין בהם מלח לא קופאים? מדוע הוא קופאים רק כשמכניסים לתוכם קרח.

תופעה זו נקראת מים מקוררים בייתר.

כאשר חומר הופך ממצב צבירה נוזלי למצב צבירה מוצק הוא משנה את המבנה המרחבי שלו ממצב של אי סדר ותנועה חופשית של המולקולות למבנה גבישי ומסודר, המעבר הזה מחייב את פליטת האנרגיה התנועתית המיותרת אל הסביבה.

כשאנו שמים מים בסביבה קרה (מקרר או מי קרח) אנו למעשה שואבים מהם את אנרגיית החום וגורמים למולקולות של הנוזל להאט ממהירותן עד שהן נעות מספיק לאט בשביל לעשות את המעבר ממצב נוזלי למצב מוצק, אך הקור והאטת המהירות כשלעצמה אינה מספיקה, צריך גם להתרחש השינוי המבני אל הגביש. השינוי הזה צריך מספר תנאים כדי להתקיים. בעיקר  הוא צריך את הגרעין הראשוני של הגביש שאליו תצטרפנה שאר מולקולות המים כמו אבני לגו קטנות שמתלבשות על מבנה קטן ומגדילות אותו. בד”כ כל מיני חלקיקים במים משמשים כנקודת התגרענות אך כאשר משתמשים במים מזוקקים אין חלקיקים במים, גם העובדה שאנו מקררים את המים באופן מאוד מהיר לא מאפשרת מספיק זמן לנקודת ההתגרענות הראשונית להופיע.

כך למעשה אנו מקבלים מים מקוררים ביתר, מים שמבחינת טמפרטורה היו אמורים להיות קפואים, אך עדיין לא נוצרה בהם נקודת הגירעון שמאפשרת את תחילת התהליך.

כאשר אנו מכניסים גביש קרח קטן למים אנו למעשה מספקים את הגרעין שעליו יכולה תגובת הקפאון להווצר ולהתפשט בנוזל.