Volgens Wikipedia is Onderkoeld Water: water (in wolken) dat ondanks een temperatuur van (ver) beneden de 0 graden Celsius vloeibaar blijft. Er is onderkoeld water waargenomen dat een temperatuur van -35 graden Celsius had. Planten en dieren maken gebruik van onderkoeld water om te overleven. Je gelooft het misschien pas als je het zelf gezien hebt, daarom leg ik uit hoe je thuis eenvoudig zelf een proefje kunt doen.
In het algemeen is een stof onderkoeld die onder het vriespunt van die stof nog steeds vloeibaar is. Bij het verlagen van de temperatuur van een stof onder het vriespunt zal die stof kristalliseren. Het kristallisatieproces start bij een nucleus of kristalzaad (meestal een vervuiling of andere kristallijne stof). Zonder dit kristalzaad kan de temperatuur verder onder het vriespunt dalen tot het homogene nucleatie optreed. Bij water is het vriespunt 0°C en de homogene nucleatie temperatuur -48,3 °C. De molecuulstructuur verandert dan namelijk. Bij zeer snelle afkoeling kan water zelfs in glastoestand raken en zal pas bij (schatting van wetenschappers) ongeveer -108°C kristalliseren.
Onderkoeld water en weersverschijnselen
Zonder onderkoeld water kan er op de breedtes van de noordelijk gebieden van Amerika, Azië en Europa geen regen ontstaan. Daarom wordt er bij de indeling van wolken steeds aangegeven of er in een wolk onderkoeld water aanwezig is. Druppels onderkoeld water bestaan vaak in cumulus en stratus wolken. Vliegtuigen die daar door vliegen, veroorzaken abrupte kristallisatie (zichtbaar achter het vliegtuig als een witte streep). Het kan zelfs ijs op de vliegtuigvleugels veroorzaken of verstopping of blokkering van instrumenten veroozaken. Moderne vliegtuigen hebben een “de icing” voorziening om problemen te voorkomen. IJzel is ook een verschijnsel waarbij onderkoelde druppels abrubt bevriezen bij het raken van een voorwerp (de weg bijvoorbeeld).
Opmerking: iets heel anders is het toevoegen van een stof aan de vloeistof waardoor het vriespunt verlaagd kan worden van het “mengsel” of de “oplossing”.
Onderkoeld water in planten
Sommige planten zijn in staat vloeistoffen onderkoeld te houden in hun cellen (cytosol en vacuole) en zo temperaturen van wel -40°C te overleven. Die planten doen dat deels door het aanmaken van anti-vries proteïnen die nucleatie van ijskristallen voorkomen.
Onderkoeld water in vissen
De osmotische concentratie van de lichaamsvloeistoffen is lager in het lichaam dan in de zee. (de concentratie van bijv. zout neigt gelijk te worden aan beide kanten van een membraam -bijvoorbeeld de huid van een vis-). Zo kan een vis een vriespunt hebben dat hoger ligt dan het omringende (zee)water. Sommige vissen maken een soort antivries aan in het lichaam met het zelfde effect.
Toepassingen
Er zijn koelkasten en verpakkingen die onderkoelde dranken maken. Bij het openen van de verpakking ontstaat dan een soort “slush”.
Zien is geloven: zelf doen
Stap 1. Plaats een ongeopend waterflesje in de vriezer, bijvoorbeeld via reverse-osmose verkregen. Gebruik geen kraanwater omdat dat meestal verontreinigingen heeft die kristallisatie starten.
Stap 2. laat het water in ruste afkoelen (van kamertemperatuur ongeveer 2,5 uur. Ter controle kun je het beste een flesje kraanwater in de vriezer plaatsen. Als die bevriest en je andere flesje niet, is het andere flesje onderkoeld. Je moet wel regelmatig kijken.
Stap 3. haal je flesje voorzichtig uit de vriezer.
Stap 4. er zijn een paar manieren om nu de onmiddelijke kristallisatie te zien gebeuren.
a) open de fles en schenk het op een ijsklontje in een glazen bakje. Het water dat het ijsklontje raakt zal onmiddellijk bevriezen. Het kan zo snel gaan dat het vanuit het bakje terug in de fles kristalliseert.
b) zet de fles krachtig neer of schud, het water bevriest in een paar tellen.
