Jít na vyhledávání

Fyzikální poradna

Máš nějaký dotaz?

Pokud se chceš na něco zeptat, napiš nám e-mail s předmětem „Fyzikální poradna“ na adresu:

poradna@svetenergie.cz / nebo využij kontaktní formulář
30. 06. 2022
Autor

Odpovídá: Jaroslav Koreš

Ilustrační fotografie (Zdroj: ©Mulin / stock.adobe.com)

Krystalizační jádra v podchlazené kapalině

Dobrý den, pracuji ve zdravotnictví. Máme mnoho léků/roztoků v lednici. Často se mě stane, že když vyndám skleněnou nádobu s roztokem v kapalném stavu, do pár vteřin po vyjmutí kapalina zamrzne. Marně na internetu hledám, jak se tento jev nazývá. Byla bych moc vděčná za Vaši odpověď. Předem děkuji, Lucie

Ahoj Lucko,

děkujeme za pracovní dotaz do naší poradny, vždy mě potěší, že je vidět, že fyzika je všude.

To, co popisuješ, se stává s podchlazenou kapalinou, já budu k vysvětlení používat vodu (na např. Youtube lze najít pod heslem supercooled water). Asi všichni bereme jako samozřejmost, že voda tuhne (a taje) při teplotě 0 °C. Takže automaticky počítáme s tím, že když má voda např. −0,1 °C, musí být v pevném skupenství. Ale to nemusí platit vždy. Při tuhnutí dochází k tomu, že molekuly vody, které se mohly v tekutém skupenství relativně volně pohybovat zaujmou přesně daná místa v krystalické mřížce. Aby k připojování molekul vody do krystalické mřížky docházelo, musí být ve vodě nějaké místo, na kterém tuhnutí započne. To často bývá drobná nečistota. Pokud je voda velmi čistá, chybějí místa (krystalizační jádra), na kterých by krystalizace započala. Protože ve zdravotnictví jsou požadavky na čistotu (myslím čistotu roztoků) velmi vysoké, často se v roztocích nenajde potřebný kousek nečistoty, na kterém by krystalizace započala a roztok pak neztuhne, i když má teplotu nižší, než je teplota tuhnutí.

Je otázka, proč ale roztok po vyjmutí zmrzne. Pokud bychom do podchlazené vody nasypali např. trochu písku, viděli bychom jak voda najednou rychle zmrzne. Pískem jsme totiž dodali chybějící krystalizační jádra. Druhou možností, jak tuhnutí pomoci je mechanicky – např. stlačením, ťuknutím čí úderem. Tím v místě dotyku přiblížíme molekuly vody k sobě natolik, že začnou vytvářet krystalickou mřížku a na ní se začnou vázat okolní molekuly. Celý děj je vcelku rychlý a uvolňuje se při něm (skupenské) teplo.

Jen pro zajímavost doplním, že na stejném principu fungují ohřívače do rukavic, které v sobě mají malý plíšek a při jeho promáčknutí obsah ohřívače prudce ztuhne a uvolní teplo. Oproti tebou uvedenému příkladu s roztoky je rozdíl jen ve složení obsahu ohřívače a obsahu roztoku.

Doufám, že se mi alespoň částečně podařilo odkrýt jednu záhadu nejen zdravotnictví.

Vrátit se nahoru