Di Joy Campbell | Aggiornato il 30 agosto 2022
Comprendere il comportamento di congelamento dei liquidi è fondamentale in fisica e chimica. La presenza di soluti, temperatura e altri fattori possono alterare il punto di congelamento, facendo congelare alcuni liquidi più velocemente di altri.
Avvia una semplice indagine chiedendo agli studenti di confrontare succo d'arancia, tè, acqua e latte. Ogni studente riceve 3-4 tazze, le riempie a metà con un liquido diverso e le mette nel congelatore. Ogni 25 minuti viene inserito uno stecchino per verificare la presenza di ghiaccio. Gli studenti registrano l'ordine di congelamento e confrontano i risultati con la loro ipotesi. In genere, l'acqua normale congela prima perché non contiene soluti disciolti.
Gli studenti preparano tre tazze di acqua del rubinetto:una non modificata, una con un cucchiaio di zucchero e una con un cucchiaio di sale. Dopo un'accurata miscelazione, le tazze vengono congelate e controllate ogni 30 minuti. Il risultato atteso è che l'acqua del rubinetto gela per prima, seguita dall'acqua zuccherata, e per ultima l'acqua salata a causa del maggiore abbassamento del punto di congelamento.
Per esplorare l'effetto Mpemba, gli studenti riempiono una tazza con acqua calda (≈80°C) e un'altra con acqua fredda (≈5°C). Entrambi vengono posti nel congelatore ed esaminati ogni 25 minuti. Contrariamente all'intuizione, l'acqua calda spesso congela prima perché i gas disciolti vengono espulsi, riducendo il numero di siti di nucleazione.
Utilizzando contenitori identici, una tazza viene riempita con acqua dolce, l'altra con acqua salata. Entrambi vengono raffreddati alla stessa temperatura iniziale, quindi congelati. Le osservazioni effettuate ogni 30 minuti mostrano costantemente che l'acqua dolce si congela più velocemente, confermando che i soluti abbassano il punto di congelamento.
Questi esperimenti forniscono prove pratiche delle proprietà colligative e rafforzano il ragionamento scientifico. Per ulteriori informazioni sulla depressione del punto di congelamento, consulta la panoramica dell'American Chemical Society su acs.org .
