هل تعتقد أنه يمكن أن نمنع الماء من التجمد في درجة حرارة تحت الصفر؟

 
نعم يمكن الحفاظ على الماء بالحالة السائلة في درجات حرارة منخفضة جداً تحت الصفر قد تصل (263-) من دون أن يتجمد وهناك عدة طرق لذلك،

الحبس النانوي
 
حيث تقوم فكرة هذه الطريقة على منع الماء من تكوين بلورات الجليد واحتفاظه بخصائصه الغير متبلورة في درجات حرارة متدنية جداً تحت الصفر.
وذلك بتصنيع شكل جديد من مادة أحيائية لينة "دهنية" من مجموعات السيكلوبروبيل (تتكون من أحادي الجلسرين المعدل كيميائياً باستخدام الهيليوم السائل)، في مرحلة تكون فيها هذه الدهون ما بين الحالة السائلة والحالة الصلبة.
وعندما يتم حبس الماء داخل هذه المادة تتجمع الدهون تلقائيا على شكل أغشية، بحيث تترتب لتشكل شبكة من القنوات المتصلة ليبلغ قطرها أقل من نانومتر واحد.
 
وما يميز أغشية هذه الدهون الاصطناعية:
 
أولاً أنها تتصرف بالطريقة نفسها لجزيئات الدهون الطبيعية.

ثانياً القنوات التي تتشكل تكون ضيقة جداً لدرجة أنها لا تسمح للماء بتشكل بلورات الجليد داخلها.
وهذا ما يحدث تماماً للكائنات الحية التي تعيش في بيئات شديدة البرودة أو القطبية لتبقى على قيد الحياة، من خلال بكتيريا تقوم بإنتاج فئة خاصة من دهون ذاتية التجميع مثل هذه الدهون المصممة اصطناعياً.
وهناك تطبيق مهم وهو استخدام هذه التقنية كأداة للباحثين ليتم عزل وحفظ الجزيئات الحيوية الكبيرة لدارستها من دون إتلافها، كما يحدث في عمليات التجميد العادية وهو تدمير الأغشية وهذه الجزيئات عند تشكل الجليد عليها لذا لا يستطيع الباحثون من تحديد ومعرفة تركيبها ووظائفها عندما تتفاعل مع أغشية الدهون.

التبريد العميق
 
 "الماء لا يختلط بالزيت"،
 
من هنا جاءت فكرة هذه الطريقة وهي تغطية سطح السائل بمحلول لا يختلط به مثل الزيوت المعدنية التي يكون أساسها مواد هيدروكربونية كالبرافين أو زيت الزيتون وذلك لمنع الهواء من الوصول إلى الماء، فتعمل طبقة الزيت هنا كطبقة عازلة تحول دون تجمد الماء مع تبريده بعمق تحت درجات حرارة منخفضة تحت الصفر قد تصل إلى (20-).
وما يميز هذا التبريد هو الحفاظ على المياه والسوائل والأغذية بجودة عالية من التلف؛ لأنه يبطئ عمل البكتيريا التي تُفسد هذه المنتجات
ويمكن تطبيقها أيضاً للحفاظ على الأعضاء البشرية والخلايا والأنسجة لتبقى صالحة لأطول وقت ممكن.

رش الملح

 بماذا تذكرك هذه الطريقة؟

بالطبع خطر على بالك تساقط الثلج وما يتبعه من تشكل للجليد في الطرقات، لذا يتم رش الملح في الشوارع لمنع تشكل الجليد وإبقاء الماء في حالته السائلة بالرغم من انخفاض درجات الحرارة والبرد الشديد.

 ولكن لماذا الملح تحديداً؟
 
 من المعروف أن ذائبية الملح أو كلوريد الصوديوم (NaCl) عالية في الماء، لذا قد يذوب في كمية قليلة من الماء لدرجة أنه يمكن أن يذوب في رطوبة الهواء أو الضباب وهذا يُكسب الماء خاصية وهي الملوحة المطلوبة في مثل هذه الأجواء الباردة، فالملح متوفر في جميع الظروف وبكلفة بسيطة جداً مقارنة بغيره من الأملاح.
 والمعروف أن الماء يتجمد عند درجة الصفر المئوية لكن عند إضافة الملح (الماء المالح) فإن درجة تجمد الماء تنخفض لتصل إلى (21-).


المصادر:
 
Designer lipids stop water freezing at sub-zero temperatures

طريقة جديدة لحفظ الماء في الحالة السائلة تحت درجات التجمد

How Salt Melts Ice and Prevents Freezing