Forskere fryser vand med varme

Forestil dig, at vand fryser fast, selv om det varmes op. Det er de bizarre tricks, som forskere nu har fundet ud af, at vand er i stand til.

Den populære opfattelse er, at vand fryser ved 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius). Overraskende nok kan vand, hvis det ligger i en glat flaske og er fri for støv, forblive flydende ned til minus 40 grader F (minus 40 grader C) i det, man kalder “superkølet” form. Det støv og de ru overflader, som vand normalt er i kontakt med i naturen, kan fungere som de kerner, som iskrystaller dannes omkring.

Nu har forsker Igor Lubomirsky fra Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel, og hans kolleger opdaget en anden måde at kontrollere vandets frysepunkt på – via det, der kaldes kvasi-amorfe pyroelektriske tynde film. Disse overflader ændrer deres elektriske ladning afhængigt af deres temperatur.

Når pyroelektriske overflader er positivt ladede, bliver vand lettere at fryse, og når de har en negativ ladning, bliver det sværere at fryse.

Forskerne så, at underafkølet vand kan fryse, mens det bliver opvarmet, så længe temperaturen også ændrer overfladeladningen. For eksempel, når superkølet vand befinder sig på en negativt ladet lithiumtantalatoverflade, vil det fryse fast med det samme, når overfladen opvarmes til 17,6 grader F (minus 8 grader C), og dens ladning skifter til positiv.

Mærkeligt nok inspirerer positivt ladede overflader superkølet vand til at fryse nedefra og op, mens negativt ladede overflader får det til at fryse fra toppen og ned. Dette har sandsynligvis at gøre med, hvordan vandmolekyler orienterer sig – de negativt ladede oxygenatomer i vandmolekyler peger naturligt mod positivt ladede overflader, mens det omvendte gælder for hydrogenatomer.

“Forskellen mellem den positive og negative ladning var uventet,” siger Lubomirsky.

Den evne til bedre at kontrollere frysetemperaturen for superkølet vand kunne være afgørende for en række forskellige anvendelser, herunder overlevelse af koldblodede dyr, kryokonservering af celler og væv, beskyttelse af afgrøder mod frysning og evnen til at forstå og udløse skydannelse.

Forskerne beskrev deres resultater i detaljer i den 5. februar-udgave af tidsskriftet Science.

• De mest populære myter inden for videnskaben
• Fyser varmt vand hurtigere end koldt vand?
• Top 10 største mysterier inden for videnskaben