Kan is vara kallare än 0 grader?

Isens hemliga kyla: Kan is vara kallare än 0°C?

Vi lär oss redan i skolan att vatten fryser vid 0°C. Men sanningen är lite mer nyanserad än så. Is kan faktiskt vara kallare än 0°C. Det beror på ett fascinerande fenomen som kallas underkylning.

Underkylning uppstår när vatten kyls ner under sin normala fryspunkt utan att faktiskt frysa. Det låter kanske paradoxalt, men det är en metastabilt tillstånd – vattnet befinner sig i en tillfällig obalans. För att iskristaller ska kunna bildas krävs det nämligen frökristaller – små partiklar som fungerar som kärnor för isbildning. Dessa kan vara dammpartiklar, små iskristaller eller till och med ojämnheter på ytan av behållaren.

I mycket rent och stillastående vatten, befriat från sådana frökristaller, kan vattnet sakta kylas ner flera grader under 0°C utan att frysa. Denna underkylda vätska är instabil och minsta störning – en skakning, en vibration, eller till och med en liten impuls av ljud – kan utlösa en snabb och nästan explosiv frysning. Energin som frigörs under denna process kan till och med höja temperaturen på den nybildade isen till 0°C.

Men även efter att isen väl bildats kan dess temperatur sjunka ytterligare. Detta beror på att is, likt andra material, kan fortsätta att avge värme till omgivningen. Om omgivningen är tillräckligt kall kan isens temperatur därför bli lägre än 0°C. Det är alltså inte själva fasövergången från vatten till is som begränsar temperaturen, utan värmeöverföringen till omgivningen.

Så nästa gång du ser is, kom ihåg att den inte alltid befinner sig vid exakt 0°C. Den kan vara både varmare och, tack vare underkylning och värmeöverföring, faktiskt kallare. Isens temperatur är ett dynamiskt fenomen, beroende av en mängd faktorer bortom den enkla fryspunkten. Denna osynliga kyla tillför ytterligare en dimension till isens redan fascinerande egenskaper.