Ülijahutatud vesi (0)

Ülijahutatud vesi.
Allan  Vool
Mis on ülijahutatud vesi?
On teada, et vesi võib olla  kolmes  agregaatseisundites: aur, jää 
ja vedel- vesi. On ka teada, et vesi külmub ja muutub  jääks  
temperatuuril 0° C.
Aga on ka neljas vee seisund – see on ülijahutatud vesi. Kui 
ettevaatlikult ja aeglaselt jahutada vett, ta võib jääda vedelaks 
isegi alla 0° C temperatuuril ( miinus   kraadides ). Seejärel 
ülijahutatud vesi võib momentaalselt jäätuda, ühest löögist või 
mingi osakese sisse  viimisest.
Ülijahutatud vesi – see on vesi, millel on  temperatuur alla 0° 
C (külmumispunkti alla), aga ta jääb vedelaks.
Ülijahutatud vee fenomeni 
avastamine.
Vee vedela oleku miinus temperatuuri juures 
avastas esmakordselt 1724.a Fahrengeit.
Otsides oma leiutatud temperatuuri skaalal 
kindlaid punkte,  Fahrenheit  jälgis erinevate 
ainete külmumist ja sulamist. Üks kord, puhta 
veega katsetades, oli ta imestunud: üleöö suure 
külmuse käes suletud  anumas  jäi vesi 
külmutamata! Aga kui ta tegi  purgi  lahti hakkas 
vesi kiiresti külmuma: tekkis suures hulgas 
teravaid, kiirelt kasvavaid jääkristalle. Sama 
efekt oli ka purgi raputamisel. Fahrenheit kordas 
katseid veega ja teiste lahustega ja tegi kindlaks, 
et see nähtus ei ole  haruldus . See nähtus sai 
nimetuse: ülijahtumine.
Miks on see  fenomen  võimalik?
Põhjus on selles, et jääkristallide moodustamiseks 
on vaja kristalliseerumise keskuseid. Kui need 
vedelas vees ei ole, siis jahtumine kestab nii kaua, 
kuni kristallid  hakkavad moodustuma spontaanselt, 
aga see võtab aega. Siis nad  kasvavad ülijahutatud 
vees tekitades jää  pudru , mis külmudes moodustub 
jää.
Millega erineb ülijahutatud vesi 
kraaniveest?
Ülijahutatud vesi ei ole stabiilne (metastabiilne). Sellega 
ta erineb kraaniveest. Ülijahutatud vesi pürgib stabiilsesse 
seisundisse ja, sellepärast, vähimalgi raputamisel või jää 
tüki langetamisel sinna, algab vedela oleku ülemineku 
protsess jäätumisolekusse, mis käib väga kiiresti ja 
peatumata kuni ülijahutamise likvideerimiseni või kogu 
vedeliku  tahkeks  aineks muutumiseni.
Kuidas saada ülijahutatud 
vett?
Eemaldades soojust, mida kõige sagedamini võib näha 
looduses.
Segades sinna soola, näiteks merevett.
Suurendades rõhku, mis  alandab vee kristalliseerumise 
temperatuuri.
 Kodustes  tingimustes, külmkapi abil: kraanivett (parem 
destilleeritud vett) valame pudelisse, hoiame 
toatemperatuuril mõned tunnid ja  paneme  
horisontaalasendis sügavkülma (-18° C), umbes 1,30 h 
(ning võib demonstreerida fenomeni).
Minu tähelepanekud.
Aga tahaks märkida, et väga puhta vee olemasolu  ja 
kristalliseerumise keskuste puudumine  ei ole eeltingimus, 
nagu ütlevad kõik allikad. Võib kasutada tavalist 
kraanivett, võib kasutada ka gaseeritud  jooke , näiteks: 
Värska , Fanta,  Coca -Cola. Minu arust, peamine tingimus 
on  ülemiste  ja alumiste vee kihtide ühtlane  jahutamine  ja 
õige aja arvutamine.
Mis toimub vee struktuuriga 
jahtumisel?
 Veemolekul  seisneb ühest hapniku aatomist ja kahest 
vesiniku aatomist. 
Kui vesi on vedelas olekus siis vee molekulid asuvad 
väga lähedal üks- teisest, nende vahel ilmnevad 
vastastikused tõmbejõud. Vee molekulid saavad ainult 
võnkuda ümber oma tasakaaluasendi, kuid vedeliku 
ehitus ei ole nii tihe, on olemas vabad kohad – „augud“ 
ja mõned suured energiaga molekulid paiskuvad oma 
kindla koha välja ja hüppavad kõrval oleva „  augu “ 
sisse. Molekulid liiguvad.
Mis toimub vee struktuuriga 
jahtumisel?
Kui vesi aeglaselt jahtub, vee molekulid liiguvad 
aeglasemalt ja aeglasemalt, üksikud vee molekulid 
hakkavad ühinema, nagu ulatavad üksteisele käed, vee 
struktuur korrastub. 4° C juures  tekkivad  vee molekulide 
kihid , kus iga vee  molekul ühineb ülijäänud neljaga: 
kolmega samas kihis ja ühega teisest kihist. 
Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
Moodustub heksogonaalne kristallstruktuur suurte 
tühimikega sees, mille suurus on suurem kui vee molekuli 
suurus. Molekulide vaheline side on nüüd väga tugev ja 
nad ei saa liikuda .
Mis  toimub  vee  struktuuriga  jahtumisel?
Sellest on arusaadav, miks veetihedus 
väheneb jahtumisel (jää on kergem kui vesi). 
Kui vee molekulide piisav arv võtab niisuguse 
asendi, nad hakkavad tegutsema nagu tuum, 
millele ühinevad teised  molekulid ja vesi 
jäätub. Ülijahutatud vees niisuguste 
molekulide arv ( õiges asendis ) ei olegi 
piisav, sellepärast  ta ei jäätu. Ülijahutatud 
vee korral, raputamine õhumullide tekkimisega 
või jäätüki lisandumine soodustavad vee 
molekulide õiget asendit (jää moodi) vastu 
võtmiseks ja nad muutuvad kristalliseerumise 
keskusesse (tuumadeks).
Mis toimub vee struktuuriga 
jahtumisel?
Tahkes olekus (jää) vee molekulid juba ei saa liikuda, 
võivad minimaalselt võnkuda oma tasakaaluasendi ümber.
Ülijahutatud vee struktuur on juba sarnane jäästruktuurile, 
ülijahutatud vee tihedus ligineb jää tihedusse, aga siiski 
ülijahutatud vee juhuslik struktuur ei oma mingit seost 
regulaarse, tugeva, õige jäästruktuuriga. Ta on mitte 
regulaarne  ja laguneb kergesti, sellepärast ülijahutatud vesi 
jääb vedelaks.
Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
Huvitavad ülijahutatud vee nähtused 
looduses:
Jäävihm. Ta võib tekkida kindla ilmastiku tingimustes, 
kui maapinna lähedal asub väikse miinus kraadiga 
õhukiht, temast kõrgemal pluss kraadiga õhukiht ja veel 
kõrgemal vihma pilv miinus kraadiga. Sellest pilvest sajab 
lumi, mis on tekkinud miinus kraadides (-10, -20°).  Sooja 
kihti läbides lumi sulab ja sattub maalähedasse külma 
kihti, kus  veetilgad   jahtuvad  ümbritseva õhu 
temperatuurini ja jõuavad maapinnale ülijahutatud  veena . 
Põrkudes esemetega need  tilgad  kohe jäätuvad, toimub 
puude  okaste , autode ja elektrijuhtmete  jäätumine .
Jäävihma tekkimise 
skeem:
Jäävihma näited:
Huvitavad ülijahutatud vee nähtused 
looduses:
Lennukite jäätumine. See on väga ohtlik 
loodus nähtus. Ülijahutatud veetilgad 
lennukiga kohtumisel põrkuvad  nende peale ja 
momentaalselt jäätuvad,  tekkib  väga tihe 
jääkiht, mis kiiresti kasvab  õhusõiduki pinnale 
ja  viib katastroofini.
Huvitavad ülijahutatud vee nähtused 
looduses:
Jäätumine  suurevesikondade 
rannikualal.
Tugev tuul võib lainete pritsmed viia väga 
kaugele ära. Suuremad tilgad langevad 
lähedale, aga väiksed tilgad uduvihmana või 
uduna  viiakse  tuulega  rohkem kui 1 km 
kaugusele rannast. Suurevesikondade 
rannikualal (meri, järv) külma ilmaga need 
pritsmed põhjustavad igasugust jäätumist. 
Huvitavad ülijahutatud vee nähtused 
looduses:
„ Surmav  jääpurikas“. Teist moodi nimetatakse seda nähtust ka 
surma jääsõrmeks. Esmakordselt kirjeldas teda okeanograaf Seelye 
Martin 1962 aastal.
 See nähtus ilmneb külmades meredes ( Arktikas ). Mere jääpinna 
lähedal ja jääpinna keskmine temperatuur talvel on - 20° C, vee 
temperatuur  -1,9° C. Merevee ja külma  õhuga  kokkupuutumisel  
tekkib  veepinnal  jääkoorik, mille kasvamisel  mereveest  surutakse 
välja sool ja jääkihi all moodustub soolasem ja tihedam veekiht. See 
kiht puutub kokku pinnajääga ja jahtub kuni -20° C, tekkib 
ülijahutatud vesi. Ta on raskem ja tihedam, sellepärast liigub alla, 
põhja poole. 
Jääsõrme vormistamine initsieerib isegi mingit jääkooriku 
ebatasasust. Algab  kristalliseerumine , tekkib  habras  ja poorne toru, 
mis liigub põhjani ja külmutab kokkupuutel väiksemaid mereelukaid.
Surmava jääsõrme näited:
Minu katsed ülijahutatud veega:
 http://youtu.be/krrWshyZuMA
Kasutatud allikad:
 http://www.cawater-info.net/all_about_water/?p=1904
 http://www.activestudy.info/pereoxlazhdenie-vody/
 http://tineydgers.ru/publ/udivitelnaja_khimija/pereokhlazhdennye_rastvory
/130-1-0-8078
 http://bookre.org/reader?file=737294&pg=4
 http://otvet.mail.ru/question/12656765
 http://otvet.mail.ru/question/9919177/
 http://900igr.net/prezentatsii/khimija/Voda-pri-zamerzanii/006-Kristallichesk
aja-reshjotka-lda.html
 http://www.ngpedia.ru/id251108p1.html
 http://veronium.narod.ru/Aqua.ht m
 http://veronium.narod.ru/Aqua.ht m
 http://www.km.ru/nauka/2011/07/15/nauchnye-issledovaniya-i-otkrytiya-v -m
ire/uchenye-uznali-pri-kakoi-temperature-zame
 http://www.km.ru/nauka/2011/07/15/nauchnye-issledovaniya-i-otkrytiya-v -m
ire/uchenye-uznali-pri-kakoi-temperature-zame
 http://www.ukrinform.ua/rus/news/pereohlagdennaya_voda_kristalliziruet
sya_mgnovenno_video_1532897
 http://www.sciencedebate2008.com/brinicle-beauty-of-burning-cold/
 
Tänan  
tähelepanu 
eest!

Document Outline

• Slide 1
• Mis on ülijahutatud vesi?
• Ülijahutatud vee fenomeni avastamine.
• Miks on see fenomen võimalik?
• Millega erineb ülijahutatud vesi kraaniveest?
• Kuidas saada ülijahutatud vett?
• Minu tähelepanekud.
• Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
• Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
• Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
• Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
• Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
• Mis toimub vee struktuuriga jahtumisel?
• Huvitavad ülijahutatud vee nähtused looduses:
• Jäävihma tekkimise skeem:
• Jäävihma näited:
• Huvitavad ülijahutatud vee nähtused looduses:
• Huvitavad ülijahutatud vee nähtused looduses:
• Huvitavad ülijahutatud vee nähtused looduses:
• Surmava jääsõrme näited:
• Minu katsed ülijahutatud veega:
• Kasutatud allikad:
• Slide 23