Su istenildiği her an donmaz, donması için biraz süre gerekir. Soğuk su ve diğer sıvılar soğumaları için genellikle donma sıcaklıkların altında tutulur. Bilim insanları bir keresinde suyu -51 °C’nin altında bir sıcaklığına kadar soğuttu ve su donmadan önce en az bir saniye boyunca sıvı olarak kaldı. Bilim insanları aşırı soğutma veya dip soğutma adı verilen bu fenomeni, anında buz yapmak veya buzlu bira karışımı yapmak için kullanıyorlar.
İlginç bir bilgi olarak sıvılar donma noktasına geldiklerinde otomatik olarak katılaşmıyorlar. Ortalama bir dondurucuda 0 °F gibi soğuk sıcaklıklarda bile suyun buza dönüşmesi için fazladan işlem gerekir. İki madde, yapıları ve yoğunlukları bakımından çok farklıdır (buz sudan %8 daha az yoğundur). Dolayısıyla sıvıdan buza dönüşüm sürecinin gerçekleşmesi için yapılması gereken işlemler vardır.
Başka bir ifade ile sıvı su moleküllerinin bağlanabilmesi için az miktarda bir safsızlık gereklidir. Böyle bir safsızlık olmazsa küçük bir buz kristali oluşabilir ancak daha büyük miktarda buz oluşması mümkün olmayacaktır. Oluşan buz kristali tekrar sıvıya dönüşecek ve sıvı su soğumaya devam edecek ve son olarak aşırı soğumuş bir halde olacaktır. Utah Üniversitesi’nden kimyager Valeria Molinero’ya göre aşırı soğutulmuş ve normal sıvı su arasındaki fark, soğuk sıvının sıcaklığının azalması ile %20 daha az yoğun bir hale gelmesidir. Bir sıvı bu durumda olduğunda, sıcaklığı donma noktasından daha düşük olur ve kararsız bir hale gelir. Tek bir toz lekesi, bir buz küpü, kapta bir çizik sonucu tüm sıvı hacmi gözlerinizin önünde donar. Çünkü normal koşullar altında sıvıdaki toz lekesi gibi bir kirlilik, küçük buz kristallerini stabilize edebilir. Moleküller bu dış nesneye hafifçe bağlanır, büyüyen kitleye gittikçe daha fazla molekül bağlanır ve bu bir zincir reaksiyonu başlatır. Kirlilik, sıvıdan katıya, sudan buza geçiş hızını artıırır. Bu nedenle aşırı soğutulmuş bir sıvı yapılmak isteniyorsa, musluk suyu veya bulanık biralarla denenmemeli çünkü içlerinde çok fazla safsızlık bulunur ve bu süper soğutulmuş sıvı değil de doğrudan donmuş madde haline getirir.
İlginç bir diğer bilgi ise; aşırı soğutulmuş sıvılarında ve düzenli donduruluş sıvılarda kristalleşme süreci sadece bir noktada başlar. Colorado Eyalet Üniversitesi‘nden Tom Hill‘e göre, normal bir su şişesinde kristalleşme şişenin altından başlar. Soğuk hava ilk olarak şişenin yüzeylerine en yakın sıvı moleküllerini soğutur ve bu da soğuk moleküllerin aşağı düşmesini sağlar, beş veya on dakika içinde tüm şişe donar. Aşırı soğutulmuş sıvıda ise dondurma işlemi şişenin herhangi bir yerinde safsızlığın etrafında başlar ve hızla oradan yayılır. Aşırı soğutma ile suyun buz anında dönüşmesi gözle görülebilir.
ÖNEMLİ NOT: Hill, süper soğutulmuş sıvının doğrudan içilmesi durumunda dişleri kırabileceğini çünkü iki diş arasında donup onları birbirinden ayıracağını söylüyor. Ancak donduktan sonra güvenli hale gelir ve bira buz karışımı yapılabilir.
Süper Soğutulmuş Sıvı
Malzemeler
- Birkaç şişe su (musluk suyu değil). Musluk suyunu içmek güvenli olsa bile muhtemelen donmadan önce süper soğumaya neden olacağı çok fazla safsızlık içerir. Bu bilgiler iyi damıtılmış su için geçerlidir.
- İsteğe bağlı: Birkaç şişe bira. Gözlemek için Corona gibi berrak bir şişede bulunan bir bira markası seçilir. Kabarcıklar donmayı arttıracağı için dondurucuya koymadan önce basıncı azaltmak için bira açılabilir. Bu şekilde yapılırsa, şişe daha sonra açıldığında çıkan ani kabarcıklar biranın kristalleşmeden önce görülmesine engel olmaz.
- Buz küpleri veya buzlu şeker parçaları
- Geniş kase
- İsteğe bağlı: Polistiren bardak
Talimatlar
1. Aşırı soğutulmak istenen sıvı dondurucunun iyi çalıştığı bir bölüme yerleştirilir.
2. Gösterge olması amacıyla dondurucuya bir şişe musluk suyu da koyulur. Musluk suyu donduktan sonra damıtılmış su daha fazla netlik kazanmak için aşırı soğuma adımını takip eder. Not: Bira alkol içerdiği için aşırı soğuması biraz daha uzun sürebilir. Bununla birlikte, damıtılmış su hazır olduğunda olabilecek diğer ihtimallere karşı bira şişelerinden birini test edilebilir.
3. Bu bilgilere göre damıtılmış suyun aşırı soğuması için yaklaşık iki saat gibi bir süre gerekir, ancak zamanlama dondurucunun gücüne bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Bir buçuk saat geçtikten sonra her 15 dakikada bir şişeler kontrol edilmelidir. Hazır olduklarında şişeleri dondurucudan çıkarılır. Donmuş bira şişelerinin patlama ihtimali göz önünde bulundurularak dikkatli olunmalıdır.
4. İlk olarak büyük bir kaseye renk kontrastı için bir buz küpü veya buzlu şeker parçası yerleştirilir. Sıvı yavaşça buza dökülür. Aşırı soğutulmuş sıvı gözler önünde sulu bir forma dönüşür.
5. Bir şişe damıtılmış su aşırı soğutulduysa, bununla eğlenceli bir deney daha yapılabilir. Başka bir şişe alınır ve masanın üzerinde el ile dokunulur. Bu kuvvete tepki olarak buz daha önce görülmediği bir şekilde görünecektir.
6. Başka bir deney ise su bir polistiren bardağına dökülür (bu, bir şişe yerine yapıştırılmış bir film tabakasıyla kaplı bir bardakta suyu aşırı soğutmadan önce hazırlanabilir). Bir buz küpü suya sallanarak veya bırakılarak buz kristallerinin küpün etrafına nasıl yayıldığı izlenir.
Tuzlu Su ile Buz Karışımı Oluşturmak
1. Adım: Kova veya soğutucunun yaklaşık yarısı buz ile doldurulur. Kova veya soğutucu her iki şişe suyunu birbirine değmeden tutacak kadar büyük olmalıdır. Tuz ve buzlu su karışımı şişelerdeki suyun etrafını kaplayacak kadar uzun bir kapta bulunmalıdır. Her iki su şişesi boş iken kovanın içine koyarak kovanın yeterince büyük olup olmadığı kontrol edilir. Tuz ve buzlu su karışımı hazırlandıktan sonra su şişeleri eklenir.
2.Adım: Buz küplerinin hareket etmesine izin verecek kadar su dökülür. Lavabo veya musluk suyu yavaşça eklenir. Buz küplerinin daha kolay hareket edebilmesi için yeterince eklemelidir, ancak suyun yüzeyinde buzlar yüzmemelidir. Kova veya soğutucuda sudaki buz miktarından daha fazla buz olmalıdır.
3.Adım: Her 4,5 kg buz için 2 bardak (600 g) kaya tuzu eklenir. Kaya tuzu büyük bir kaşık veya kepçe kullanılarak yavaşça buzlu su ile karıştırılır. Buza karıştırma işlemini kolaylaştıracak kadar su eklenmelidir.
4.Adım: Sıcaklığın −3 ° C’ye (27 ° F) ulaşması beklenir. Yaklaşık 30 dakika sonra sıcaklığı kontrol etmek için termometre kullanılır. Suyun sıcaklığı donma noktasının altında olmalıdır. Bu sıcaklığın altına düşmediyse 1 bardak (300 g) tuz eklenir ve karıştırılır.
Su Şişelerini Dondurarak Buz Karışımı Oluşturmak
1.Adım: Su şişelerini dikkatlice buzlu suya yerleştirilir. Karışım hazır olduğunda, su şişeleri eklenir. Şişeler birbirlerine temas etmemeliler çünkü bu temas onların daha erken donmasına neden olabilir. Musluk suyu dışında her türlü suyu kullanabilir; saflaştırılmış, damıtılmış, kaynak veya deiyonize su. Musluk suyu kullanılmama nedeni; musluk suyundaki safsızlıklar buz kristallerinin aşırı soğutma sürecinde bozunmasına neden olabilir. Patlayabilecek cam şişeler kullanılmamalıdır.
2.Adım: Sıcaklığın −8 ° C’ye (17 ° F) düşmesi beklenir. Karışım bu sıcaklığa ulaşması yarım saat ila bir saat arasında bir süre gerektirir ve bu sürede termometre ile sıcaklık değişimi izlenir. Şişelerdeki suyun donmamalıdır. Su donmuşsa işlemler baştan tekrarlanmadan önce şişelerin çözülmesi beklenir.
3. Adım: Su şişesi sert bir yüzeye sıkıca vurulur; yer, mutfak tezgahın veya masa. Şişenin üstünde oluşan buz kristalleri vurma sonucu dibe iner. İkinci su şişesinin kapağı açıldığında, vurmaya gerek kalmadan aynı şekilde donacaktır.
İkinci şişenin kapağı açılmaya çalışırken olan hareketlilik buz kristallerinin dibe çökmesi için yeterlidir. Su donmazsa, daha kuvvetli bir şekilde bir yüzeye çarpılır. Vurma işlemi etkili olmazsa, su şişeleri buzlu su karışımı içine tekrar konulur ve tekrar denemeden önce 30 dakika daha soğuması beklenir.
Hazırlayan: Rabiye Baştürk