|
 |
|
Znamo da bilo koja tvar može primati ili otpuštati energiju tako da mijenja svoju temperaturu dok ne dođe do točke gdje mijenja svoje agregatno stanje, gdje se njena temperatura ne mijenja dok se ta promjena ne izvrši u pootpunosti.
Naime, našao sam video gdje je voda pri temperaturi nižoj od svoga ledišta, a ne mijenja svoje agregatno stanje dok se na nju nije utjecalo nekom mehaničkom silom ili dok nije došla u dodir s ledom (link: https://www.youtube.com/watch?v=sQdLttUh_b0).
Molio bih za objašnjenje ove pojave.
Unaprijed hvala!
|
|
Ime i prezime:
Stjepan Dolić
dolicstjepan@gmail.com
|
 |
 |
Općenito govoreći, da bi uzorak neke tvari iz jedne faze prešao u drugu, nužno je, ali ne i dovoljno, podvrgnuti ga uvjetima tlaka i temperature pri kojima je ta druga faza stabilnija od one u kojoj se uzorak trenutačno nalazi. Konkretno, da bi uzorak tekuće vode prešao u led, nije dovoljno samo ohladiti ga ispod tališta (ledišta), nego je potrebno da se unutar tako ohlađene tekuće vode ili u dodiru s njom nađe barem jedan centar nukleacije nove faze (leda). Taj centar nukleacije može nastati spontano u samoj vodi ili može u nju ili do nje doći izvana.
Nukleacija je proces nastanka prve jezgre (nukleusa, zametka) nove faze. Postoji homogena i heterogena nukleacija. O homogenoj nukleaciji govorimo kada se centar nove faze pojavi unutar postojeće faze, tj. u točki koja je sa svih strana okružena postojećom fazom, dok je heterogena nukleacija proces u kojemu nukleacijski centar nastaje na granici postojeće faze s nekom drugom fazom, npr. s česticom pijeska ili prašine, sa sićušnim mjehurićem zraka, s ogrebotinom na stijenki posude u kojoj se postojeća faza nalazi i slično.
Nakon što nastane prvi centar nukleacije, nova se (stabilnija) faza iz tog centra širi (raste) na račun postojeće faze u svim smjerovima u prostoru sve do trenutka kada sav uzorak prijeđe u novu fazu. Pritom se oslobađa toplina koja odgovara entalpiji faznog prijelaza.
Primijenjeno na slučaj iz tvoga pitanja, tekuća voda ohlađena ispod ledišta nalazi se u tzv. metastabilnom stanju. Ona ima težnju prijeći u stanje leda, ali da bi se to dogodilo, potreban je prvi mikrokristalić leda iz kojega će onda led nastaviti rasti na račun okolne vode. U takvu je plastičnu bocu dovoljno ubaciti pahuljicu snijega ili sićušni, golim okom jedva vidljiv kristalić leda da sve ubrzo prijeđe u led. Također, dovoljno je udariti bocom o čvrstu podlogu, pri čemu će zbog mehaničkog šoka vrlo vjerojatno doći do spontane nukleacije i prelaska u novu fazu.
Navedena pojava nije karakteristična samo za prelazak vode u led nego je opažamo i u drugim sustavima. Baš sam nedavno, prije desetak dana, u okviru Ljetne škole kemije u Rijeci, održao predavanje na kojem sam izveo demonstracijski pokus u kojemu bistra taljevina benzofenona (difenil-ketona, (C6H5)2C=O), koja danima stoji pri sobnoj temperaturi (iako je talište benzofenona pri 48,5 °C) dodatkom kristalića benzofenona prelazi u kristalnu krutinu uz osjetno oslobađanje topline. Za razliku od kristalizacije pothlađene vode, koja je relativno brz proces (cijeli se sadržaj boce skrutne u roku od jedne sekunde), kristalizacija benzofenona iz pothlađene taljevine zbiva se dovoljno sporo da se može pažljivo promatrati rast nove faze, a ako se pokus izvodi u dugačkoj uskoj staklenoj cjevčici, kako sam ga ja izvodio, onda se može i prstima opipati da se toplina oslobađa upravo na fronti kojom napreduje rast nove faze.
Ako te jako zanima ova tema, javi mi se na e-mail pa se možda možemo dogovoriti da me jedan dan posjetiš na Institutu Ruđer Bošković da pred tobom ponovim pokus s pothlađenim benzofenonom jer trenutačno imam pri ruci sav potreban pribor i kemikalije potrebne za to.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Tomislav Portada
tportad@irb.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
