Vores læser Martin Banke Jensen har spurgt:
Vi har nu et par gange observeret følgende: Vi stiller 1½ liters Coca Cola Zero-flasker til afkøling på vores altan, hvor der er let frost. Et par timer senere tager vi dem ind, og vi kan se, at de er flydende hele vejen igennem (der er ingen is i).
Idet vi åbner dem, krystalliserer midten af colaen sig til en istap (øjeblikkeligt), og toppen af colaen bliver til grødis/grødcola. Forsøgsresultatet er reproducerbart.
Desuden har Thorbjørn spurgt:
En øl (alm. pilsner), der tages op af fryseren, hvor den har ligget en halvanden times tid til dejlig afkøling, er stadig homogent flydende, men ved ophældning i glasset fryser den til en grødig masse?
Philip Loldrup Fosbøl, lektor på DTU Kemiteknik, svarer:
Selv om sommeren går på hæld, er det vigtigt at være opmærksom på at kunne få en kold forfriskning i ny og næ. Nu nærmer vinteren sig, og derfor er det endnu vigtigere at være opmærksom på at sætte sine drikkevarer udenfor for at udnytte de kolde omgivelser.
Der er en relativt nem forklaring på jeres oplevelser. Fænomenet hedder underafkøling, hvilket vil sige, at væsken er kølet til en temperatur, som er under smeltepunktet, uden at der er sket noget. I fagsproget hedder det også en meta-stabil tilstand.
Det svarer lidt til, at Anders And er løbet ud over skrænten og først et stykke tid senere finder ud af, hvor han er – for derefter at falde ned. Væsken er altså koldere end frysepunktet, men den har ikke skabt nogen fast fase endnu.
Det, man oplever, når flasken åbnes, er, at de bobler, der opstår, når trykket tages af, 'forstyrrer' den meta-stabile tilstand, så væsken finder tilbage til sin ligevægtstilstand – dvs, at den danner masser af is.
Man kan også påvirke den meta-stabile tilstand ved at ryste, slå eller tilsætte små krystaller af is for at få isen til at dannes. Det sker også, hvis du ryster flasken, inden du åbner den.
Underafkøling kan ses mange steder. Når meteorologerne snakker om 'isslag', er det fordi, underafkølet vand kommer ned i hovedet på os, og når det rammer jorden, blandes det med snavs, der forstyrrer den meta-stabile tilstand, og isen dannes.
Læs også: Hvor kommer tømmermændene fra
Det er det samme fænomen, man kan opleve med varmeposer. Inde i posen ligger en lille 'metalklikker'. Når man trykker på den, frigives små krystaller, som minder om den faste fase, som kan dannes. Posen indeholder ikke metastabilt vand, men meta-stabilt natrium acetat.
På et tidspunkt troede man, at det var lyden fra klikkeren, som kunne ændre den meta-stabile tilstand, det er det ikke. Her er et eksempel på, hvad der sker, når en underafkølet natrium acetat-opløsning kommer i kontakt med forskellige overflader. Så forstyrres den meta-stabile tilstand, og der dannes fast stof.
Når isen dannes, sker der desværre det, at opløsningen bliver meget varmere. Opløsningen vil få sin smeltepunktstemperatur.
Dvs., at når man har en cola, som pludselig omdannes til is, vil den gå fra måske at være -18°C til -1°C ret hurtigt. Cola indeholder sukker og fryser til is ved -1°C. Vand vil selvfølgelig være 0°C, øl -2°C. Det er også derfor, varmeposer fungerer.
Hydratet af natirum acetate har et smeltepunkt på ca. 58°C. Dvs. posen vil blive opvarmet fra stuetemperatur til 58°C.
En meta-stabil underafkølet cola eller øl har nemt ved at blive underafkølet, da man typisk bruger meget rent vand i fremstillingsprocessen. Det er ikke nemt at reproducere forsøget med hanevand, da det, uden at man kan se det, indeholder små urenheder som isen nemt kan dannes på. Det er også derfor, at man aldrig ser en underafkølet sø. Den har mange urenheder, som isen kan dannes på.
Heldigvis kan man også regne lidt på det. Mange oplever, at deres cola blive fuldstændig til is. Det kan fremstå sådan, det er det ikke. Det er en blanding af væskeformig vand og is.
En lille varmeberegning fortæller en, at is dannet fra en meta-stabil tilstand fra -5°C skaber 6% is. Fra -18° skaber det ca. 22% is. Ja, man skal faktisk helt ned på ca. -100 °C for at være sikker på, at alt er omdannet til is. Her skal man være opmærksom på, at man sjældent kan have vand i længere tid ved en meta-stabil tilstand på -100°C.
Husk en drink er altid bedst med is i. Med mindre den selvfølgelig skal være varm.
Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.
