Superkjøling

Superkjøling [1] eller superfusjon [ 2] [3] [4] er et fysisk fenomen som oppstår etter en avkjølingsprosess av en væske under størkningstemperaturen , uten at selve størkningen faktisk forblir i flytende tilstand.

Beskrivelse

Dette fenomenet er hovedsakelig observert i polymerer , materialer dannet av makromolekyler forhindret i krystallisering av steriske fenomener , eller, i tilfelle av materialer sammensatt av små molekyler, i rene og perfekt hvilende væsker.

I det andre tilfellet, hvis hviletilstanden blir forstyrret (ved å røre væsken ved å introdusere et fremmedlegeme), størkner materialet umiddelbart og temperaturen øker til størkningspunktet. [5] Det som skapes er en ustabil situasjon fra et termodynamisk synspunkt , dvs. at væsken er i en metastabil tilstand. Denne oppførselen skyldes det faktum at selv bevegelsene på molekylær skala, dvs. translasjons-, rotasjons- og vibrasjonsbevegelser, gjennomgår en plutselig nedgang. Molekyler har derfor ikke tid (kinetikk) til å endre posisjon, og til å ordne seg i et stabilt krystallgitter fra et termodynamisk synspunkt (som kan identifiseres på tilstandsdiagrammet).

I det spesielle tilfellet med flytende metaller og polymerer i størkningsprosessen, er graden av underkjøling , eller ganske enkelt underkjølingsgrad (eller underkjølingsgrad ) , definert som forskjellen mellom temperaturen et gitt stoff har blitt underkjølt ved og den der størkning av væsken (likevektstemperatur). Denne størrelsen avhenger av renhetsgraden til materialet og graden av varmefjerning .

Superkjølt vann

Med superkjølt eller superkjølt vann mener vi fenomenet der vann forblir flytende ved temperaturer under 0 °C.

Mer info

Fenomenet med underkjølt vann oppstår på grunn av størrelsen på vanndråpene : en dråpe som er veldig liten har egenskapen til å ha en overflatespenning slik at den ikke fryser. Andre forhold som må respekteres for at fenomenet skal oppstå, er vannets renhet, som derfor må være fritt for salter , og avkjølingen, som må foregå i rolig tilstand.

Superkjølt vann er i en ekstremt ustabil tilstand og har egenskapen til å stivne i kontakt med andre gjenstander [6] . Vibrasjoner kan også føre til umiddelbar størkning av dråpen. Iskrystallen som dannes har en annen struktur enn klassiske iskrystaller og varierer i henhold til temperaturen på det underkjølte vannet den kommer fra [7] :

Fenomenet der superkjølt vann fryser øyeblikkelig ved kontakt med et fast stoff kalles gelicid [8] .

I kalde skyer (med temperaturer under 0 °C) er vanndråper relativt vanlige ved temperaturer mellom 0 °C og -12 °C. Det er vanskeligere å finne dette fenomenet mellom -12 ° C og -20 ° C. Det er svært sjelden at fenomenet oppstår mellom -20 ° C og -40 ° C, mens det er svært vanskelig å finne superkjølte dråper under -40 ° C, siden forsøkene har vist at en dråpe med en diameter på 5 µm fryser spontant ved den temperaturen [9] .

Praktiske problemer

Skyer som inneholder underkjølt vann kan være farlige for fly som passerer gjennom dem. Den nesten øyeblikkelige tendensen til å danne en isfilm av superkjølt vann i kontakt med et fast stoff kan føre til at kontrollene blokkerer eller tynger kjøretøyet betydelig [10] .

Tilstedeværelsen av underkjølt vann er ofte et symptom på hagl [11] , da superkjølt vann er typisk for cumulusskyer.

Fenomenet med underkjøling av vann griper også inn i dannelsen av forankret is .

Merknader

  1. ^ Bruno Migliorini, Carlo Tagliavini og Piero Fiorelli, DOP. Dictionary of Spelling and Pronunciation , 2. utgave, Roma, ERI, 1981.
  2. ^ The new encyclopedia of sciences , Milan, Garzanti, 1988, s. 1339.
  3. ^ Giacomo Devoto og Gian Carlo Oli, Dictionary of the Italian language , Florence, Le Monnier, 1971, s. 2270.
  4. ^ Italo Sordi (redigert av), Oxford University Press Encyclopedic Dictionary of Scientific Terms , oversettelse av Paolo Schiannini, Milan, Rizzoli, 1990, s. 717, ISBN  88-17-14522-X . 1. utg. original: Alan Isaacs , John Daintith og Elizabeth Martin (red.), Concise Science Dictionary , Aylesbury, Market House Books Ltd., 1990.
  5. ^ a b c ( NO ) Vann fryser nesten øyeblikkelig når du rister en flaske som overnatter ute i en frostnatt , på physics.stackexchange.com , 7. april 2021. Hentet 8. april 2021 .
  6. ^ Vann , på it.encarta.msn.com , MSN Encarta. Hentet 31. desember 2008 (arkivert fra originalen 25. januar 2009) .
  7. ^ Å kjenne snøen , på snobord.it . Hentet 31. desember 2008 (arkivert fra originalen 22. januar 2009) .
  8. ^ En av de mest bisarre tingene innen kjemi , på forum.ilmeteo.it , IlMeteo.it, 20. september 2007. Hentet 31. desember 2008 (arkivert fra den opprinnelige url 3. februar 2014) .
  9. ^ Mario Giuliacci (redigert av), Manual of Meteorology , Milan, Alpha Test, 2005, s. 483.
  10. ^ Meteoservice Staff, Et fenomen som alltid har fascinert meg: superkjølt vann , på meteoservice.it , 19. mai 2007. Hentet 31. desember 2008 .
  11. ^ How it forms - MeteoGrandine , på meteograndine.com , 31. desember 2008. Hentet 14. oktober 2012 (arkivert fra originalen 2. februar 2013) .

Bibliografi

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker