Student World

S autorem původního článku ve Vesmíru, doc. Pavlem Demem z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, jsme ještě jednou diskutovali na téma "jak to, že zahřátá voda může mrznout dříve než voda studená." A výsledek?

Původní článek:
Proč může teplá voda skutečně zmrznout dřív?
http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/ID/DEEC36C5381E2ACCC1256D6300368B6D

Zajímalo nás především, zda klastry vody, které brání kapalné vodě změnit se v led (jiné geometrické uspořádání, které je třeba nejprve rozbít – to lze učinit např. zahřátím vody a při ochlazování se již klastr nestihne znovu vytvořit), existují i u dalších kapalin. Odpověď Pavla Dema je následující:

Geometricka inkompatibilita mezi kapalnou a pevnou fazi byla poprve pozorovana u kovu. Tavenina se merila in situ; pomoci metody EXAFS (coz neni nic jineho nez slozitejsi dialekt rentgenovske analyzy) se da urcit tzv. radialni rozdelovaci funkce, jejiz integraci lze ziskat informaci o strukture nejblizsiho okoli.
U tavenin kovu se zjistilo, ze ona struktura vykazuje peticetnou osu symetrie, ktera (jak znamo) neni kompatibilni s moznymi grupami symetrie kovovych krystalu. (Pomoci petiuhelniku nelze bezezbytku vyplnit 2D prostor). Tato "nesoumeritelnost" je take
pricinou prechladitelnosti tavenin kovu v prubehu rustu krystalu.
(Dalsi podrobnosti je mozno nalezt v popularizacnim clanku v Pokrocich matematiky, fysiky a astronomie, rocnik 48, cislo 1, str. 63 ad. z letosniho roku).
Díky Pavlu Brožovi se mi podařilo dostat se i k tomuto článku. Zabývá se obecnější otázkou: Proč lze kapaliny často podchladit pod jejich teplotu tání, proč trvá nějaký čas, než zmrznou (citován případ, kdy se pivař raduje, že mu na mrazu nezmrzlo pivo, vezme lahev do ruky a v tu chvíli se nápoj změní v led, zvětší objem a láhev náhle praskne – dojde k tomu hlavně tehdy, když je pivo relativně čisté, tedy bez krystalizačních jader, a vnitřek láhve je hladký). Příslušná energetická bariéra mezi kapalinou a pevnou látkou závisí také na oné výše zmiňované geometrické nekompatibilitě. V příslušných úvahách je opět citován Platónův dialog Timaios, stejně jako geometrické úvahy Keplera (pravděpodobně míněno vyplnění prostoru koulemi) a Rogera Penrose. Geometrická nekompatibilita mezi oběma fázemi je jiná u různých látek – v článku se uvádí, že je relativně snazší připravit podchlazené taveni kovů než třeba solí.

autor Pavel Houser