Коли вода не замерзає?

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Що-що, а це вже достеменно відомо: вода замерзає точно при нулі градусів за Цельсієм. Навіть сам цей нуль обраний як точка відліку для нашої температурної шкали. Саме як температура переходу рідкої води у лід та назад. Зрозуміло, за умови нормального атмосферного тиску.

Але ось дослідники, які мають справу з холодовою консервацією біологічних систем, із тривогою говорять про те, що у них у дослідах вода за нуля градусів не замерзає. Вона залишається рідкою і за мінус п’яти, і навіть за мінус десяти градусів за Цельсієм. Що ж виходить, чи не обманюють наші градусники?

Ні, феномен такої званої переохолодженої води давно відомий. Він пов’язаний з відсутністю у воді центрів кристалізації льоду, всіляких домішок, порошинок, іонів солей, навколо яких і утворюються початкові дрібні крижинки. Можна не хвилюватися: у звичайній воді цього достатньо і тому вона замерзає точно при нулі. Тільки дистильована вода поводиться в мороз як переохолоджена рідина — не звертається в лід до мінус десяти і навіть одинадцяти градусів за Цельсієм.

Однак у дослідах із криоконсервації вчені мають справу саме з дистилятом, який, переохолоджуючись, заважає своєчасному заморожуванню біологічних систем. Тому боротьба з переохолодженою і не бажаючою вчасно замерзати водою в криомедицині дуже актуальна. І тут, мабуть, всі засоби будуть добрі.

Вчені застосували як такий засіб ультразвук. Від приладу УТП-1М через кварцовий випромінювач коливання ультразвукової частоти підводили до стаканчиків з бідистилятом, що охолоджується у спеціальній камері парами азоту. Ультразвук у всіх дослідах мав фіксовану частоту 880 кілогерц; його потужність, що підводиться до води, плавно змінювали в діапазоні від 0,05 до 0,5 Вт на кожен квадратний сантиметр поверхні води. На виході помічали температуру, за якої проба в склянці замерзала.

І якщо в контролі вона замерзала в середньому при мінус 9,5 градусів, то під дією ультразвуку в залежності від його потужності точка замерзання підвищувалася, наближаючись до нуля.

Вчені вважають, що слабкий ультразвук може знайти широке застосування з метою боротьби з переохолодженням водних систем, що заморожуються, що використовуються в криомедицині.