Gdy temperatura spada poniżej minus 15 stopni nadarzają się wyśmienite warunki do przeprowadzenia kilku ciekawych eksperymentów, wymagających ekstremalnie niskiej temperatury, ostatnio widzianej w naszych miejscowościach 3 lata temu.
Skorzystajmy więc z wyjątkowej okazji i, zwłaszcza w niedzielny (17.01) poranek, gdy będzie najzimniej, zróbmy bańki mydlane, które kochają wszystkie dzieciaki. Będą to jednak wyjątkowe bańki, bo mrożone.
Mrożone bańki mydlane
Piękne, ale jakże kruche, twory z wody i mydła cieszyć będą nasze oczy tylko przez chwilę, znikając bezpowrotnie. Żeby je zrobić, wystarczy tylko wlać kilka łyżek płynu do naczyń do naczynia z 1 litrem wody z kranu. Następnie mieszamy i gotowe!
Teraz naczynie z miksturą schładzamy przez kilka minut na mrozie i możemy już robić bańki. Gdy unoszą się w powietrzu, nie różnią się niczym od zwyczajnych baniek, jednak, gdy opadają na ziemię, zaczynają się dziać cuda.
W momencie kontaktu ze śniegiem czy gruntem, bańki w ciągu kilku sekund zamarzają. Na ich ściankach tworzą się lodowe malowidła. Zachęcamy do ich fotografowania, ponieważ dopiero na zdjęciach z bliska dostrzec można ich przemijające piękno. Każdy lodowy kwiat jest inny, niepowtarzalny. Prawdziwe cudo.
Śnieg instant z wrzątku
Kolejnym eksperymentem będzie śnieg w formie instant. Wystarczy tylko zagotować wodę, następnie błyskawicznie przelać wrzątek do kubka i szybkim ruchem ręki wylać jego zwartość w powietrze, tak jak możecie to zobaczyć na poniższych filmikach. Uważajcie jednak, żeby nie wylać wrzątku na siebie.
Co się wówczas dzieje tak niezwykłego? Na naszych oczach woda dosłownie wyparowuje, a więc następuje zmiana jej stanu skupienia z ciekłego w gazowy. Pozostała po wodzie chmura przez chwilkę jest pełna kryształków lodowych.
Zjawisko to nazywane jest efektem Mpemby, od nazwiska tanzańskiego studenta, który, jako pierwszy w czasach nowożytnych, opisał je na początku lat 60. ubiegłego wieku. Wcześniej uwagę na to zwrócił chociażby Arystoteles, ale nie zdołał go wyjaśnić.
Zaobserwował on, że podgrzana woda zamarza szybciej niż ta uprzednio schłodzona. Aby szczegółowo wyjaśnić ten efekt, trzeba przyjrzeć się bliżej budowie molekularnej wody. Jej pojedyncza cząsteczka zawiera bowiem spory atom tlenu, do którego z pomocą wiązań kowalencyjnych przyłączone są dwa mniejsze atomy wodoru.
Jeśli jednak mamy więcej cząsteczek wody to zaczynają się one ze sobą zbijać w grupy z pomocą wiązań wodorowych. Wiązania te, które ostatnio po raz pierwszy dostrzeżono pod mikroskopem, są słabsze od wiązań kowalencyjnych.
Nie zmienia to faktu, że są one bardzo istotne, umożliwiają istnienie ziemskiego życia jakim znamy, bo to z ich pomocą tworzą się pewne struktury białek, kwasów nukleinowych i wielu innych złożonych substancji o ogromnym znaczeniu biologicznym. Właśnie dzięki nim woda ma dużo wyższą temperaturę wrzenia niż inne płyny.
I to właśnie wiązania wodorowe wyjaśniają efekt Mpemby. W normalnych warunkach bowiem wiązania te prowadzą do bliższego ściśnięcia cząsteczek wody, które zaczynają się odpychać, rozciągając tym samym wiązania kowalencyjne wodoru z tlenem, czyli gromadząc w nich energię.
Wraz z podgrzaniem wody wiązania wodorowe wydłużają się, wobec czego cząsteczki wody oddalają się od siebie i wiązania kowalencyjne oddają energię, przyspieszając schładzanie wody.
Singapurscy badacze z Nanyang Technological University obliczyli o ile dokładnie powinno przyspieszyć schładzanie wody dzięki temu i potwierdzili to następnie w eksperymentach. A najpopularniejszy eksperyment dotyczący efektu Mpemby każdy z Was może przeprowadzić samemu.
Źródło: TwojaPogoda.pl