Wenn Sie durch den Film Frozen inspiriert wurden und sich gewünscht haben, Sie könnten Wasser sofort in Eis verwandeln oder Eisskulpturen in Sekundenschnelle bauen, genau wie Elsa, dann haben Sie Glück!
Zunächst sehen Sie sich dieses Video an, das Ihnen zeigt, wie es geht:
Wie passiert das also? Das ist keine Hexerei, das ist Wissenschaft!
Jeder weiß, dass Wasser bei 0 °C gefriert – oder doch nicht? Wenn Wasser gefriert, braucht es einen Kern, damit sich die festen Kristalle bilden und zu Eis werden können. Wasser ist typischerweise voller Partikel und Verunreinigungen, die kein Problem damit haben, den Kristallisationsprozess in Gang zu setzen. Gereinigtes Wasser hat diese Verunreinigungen jedoch per Definition nicht. Da es für die Wassermoleküle nichts gibt, woran sie sich festhalten könnten, kann gereinigtes Wasser bis auf -40 °C unterkühlt werden.
Für die Zwecke Ihres Experiments zu Hause muss das Wasser nicht so weit abgekühlt werden. In knapp 3 Stunden ist das Wasser in den Flaschen auf -24 °C abgekühlt. Natürlich werden die individuellen Einstellungen an den Gefriergeräten wahrscheinlich die Zeit und die Temperatur verändern, die es braucht, um das Wasser zu unterkühlen.
Die Energie, die durch den festen Schlag auf die Seite der Flasche erzeugt wird, zwingt die unterkühlten Wassermoleküle, einen Kristall in einem Prozess zu bilden, der Nukleation genannt wird. Dieser Nukleus-Eiskristall ist alles, was nötig ist, um eine Kettenreaktion der Kristallisation in der gesamten Flasche zu starten. Schütteln oder Rütteln der Flasche hat den gleichen Effekt, also seien Sie sehr vorsichtig und haben Sie eine ruhige Hand, wenn Sie das Wasser aus dem Gefrierschrank nehmen.
Die anderen im Video gezeigten Reaktionen funktionieren aus dem gleichen Grund. Wenn Sie das Wasser auf eine Schüssel mit Eiswürfeln gießen, bildet sich ein matschiges Eis. Wenn das unterkühlte Wasser auf die Eiswürfelkerne in der Schüssel trifft, breitet sich die Kristallisation mit dem Strom des Wassers aus, während es auf den Haufen gegossen wird. Die latente Wärme, die während des Gefriervorgangs freigesetzt wird, verhindert das Festfrieren. Einen Eiswürfel direkt in ein Glas fallen zu lassen oder einen Eiswürfel nur an der Wasseroberfläche zu berühren, liefert den Keim, den das unterkühlte Wasser benötigt, um vollständig zu gefrieren.