Bir bardak su dondurucuya girdiğinde ne olur?

Bir bardak su dondurucuya konulduğunda, su soğuyup donarken birçok fiziksel ve kimyasal değişiklik meydana gelir. İşte olanlar:

Soğutma:

Bardak dondurucuya girdiğinde içerideki soğuk hava sudan ısı çekmeye başlar. Su moleküllerinin hareketleri yavaşlar ve kinetik enerjileri azalır. Suyun sıcaklığı düşmeye başlar.

Süper soğutma:

Bazı durumlarda su, "aşırı soğuma" adı verilen bir olaya maruz kalabilir. Su, buz kristalleri oluşturmadan donma noktasının (0 santigrat derece veya 32 Fahrenheit derece) altına soğutulduğunda aşırı soğumuş olduğu söylenir. Bu, kap üzerinde buz kristallerinin büyümeye başlayabileceği toz parçacıkları veya çizikler gibi çekirdeklenme bölgelerinin olmaması durumunda meydana gelebilir.

Çekirdeklenme:

Sonunda çekirdeklenme meydana gelir ve sudaki çekirdeklenme bölgelerinin çevresinde küçük buz kristalleri oluşur. Başlangıçtaki buz kristalleri mikroskobik iğneler veya tanecikler gibi çok küçük olabilir. Bunların oluşumu, sıvı haldeki su molekülleri arasındaki bağları kırmak için gereken enerji olan gizli füzyon ısısını açığa çıkarır.

Kristal Büyümesi:

Daha fazla buz kristali oluştukça "kristal büyümesi" adı verilen bir süreçle büyümeye devam ederler. Buz kristallerinin yanındaki su molekülleri, düzenli yapılarından etkilenir ve büyüyen buz kafesine katılarak daha fazla gizli ısı açığa çıkarır. Bu büyüme süreci suyun önemli bir kısmı katı buza dönüşene kadar devam eder.

Faz Geçişi:

Buz kristallerine giderek daha fazla su molekülü katıldıkça, sıvı sudan katı buza faz geçişi ilerler. Suyun donma noktası, hava basıncı ve yabancı maddeler gibi çevresel koşullara bağlı olarak biraz değişebilir, ancak genellikle bu geçiş donma noktası civarında (0 santigrat derece veya 32 Fahrenheit derece) meydana gelir.

Genişletme:

Suyun ilginç bir özelliği dondukça yoğunluğunun azalmasıdır. Bu, buzun sıvı sudan daha az yoğun olduğu anlamına gelir. Su buza dönüşürken hacmi hafif bir genleşmeye uğrar, sıvı durumuna göre yaklaşık %9'luk bir artış olur. Bu genellikle donma koşulları sırasında patlayan su borularının veya dış mekan kaplarının çatlamasının ardındaki nedendir.

Bir bardak suyun son hali, eğer suyun tamamı donmuş katı değilse, buz kristalleri ve geri kalan sıvı su karışımıdır. Oluşan buz miktarı suyun dondurucuda ne kadar süre kaldığına ve sıcaklık ayarlarına bağlıdır.

Not:Soğutma hızı ve dondurucu içindeki hava sirkülasyonu ve dondurucu sıcaklık stabilitesi gibi özel koşullar, oluşan buzun görünümünü ve yapısını etkileyebilir.