sciencetalk

Vreemd..  ..
om ijsblokjes te maken in de gewone vriezer gebruiken wij zo'n rubbermal.
Die is van een rubberachtig materiaal. Water in de holtes vertoont een holle meniscus. Alle holtes zijn netjes rechthoekig.
 
Dan gaat het spul in de vriezer.
Je zou verwachten dat alle blokjes er redelijk op elkaar gelijkend uit zouden komen, maar wat opvalt is dat de buitenste rijen is  tegen het midden op lijken te groeien:
  (rode lijntje is accentuering achteraf)
 
NB: het is dus niet zo dat de mal scheef in de vriezer gaat: de mal staat nagenoeg waterpas op de bodem van een ondiepe vrieslade. 
Ik heb geprobeerd om wat netter te vullen dan hier op de foto. Hoewel ik (nog) niet  met een maatspuitje elke holte van precies evenveel water voorzag vulde ik die holtes volgens mij redelijk regelmatig (heel de mal overvullen, en dan ronddraaiend aan alle kanten laten overlopen). Effect is hetzelfde als op de foto, maar nu regelmatiger  .
 
Iemand enig idee van een richting van een verklaring? 

Ik stel me voor dat de eerste ijsvorming optreedt rondom de rand van het bakje omdat daar het contactoppervlak het grootst is.
 
IJs neemt meer volume in dan water en daardoor zal het tussenliggende nog vloeibare water tussen de bevroren onder- en bovenlaag door naar het nog niet bevroren midden geperst worden waardoor dus in het midden het niveau wat stijgt.
 
Misschien is dit de verklaring.

Margriet schreef:  het tussenliggende nog vloeibare water tussen de bevroren onder- en bovenlaag door naar het nog niet bevroren midden geperst worden waardoor dus in het midden het niveau wat stijgt.
 

Ik zie niet helemaal wat je bedoelt. Er kan geen water naar de middelste blokjes stromen vanuit de buitenste als je dat bedoelt, elke holte is volledig gescheiden van de andere. 

Als de hokjes gesloten zijn dan zal het water niet naar een binnengelegen hokje stromen maar alleen aan de relatief warme binnenkant omhoog geperst worden door de ijsaangroei aan de koudere zijkant.
 
Het plaatje stelt dus een hokje aan de buitenzijde voor.
 
Het is overigens maar een idee, ik weet niet of dit de juiste verklaring is.
 

Ahzo...
 
Dat klinkt nog helemaal niet zo gek eigenlijk. 
 
Goed, wat ik natuurlijk al eens had kunnen doen is een bak erin gooien en elk uur bekijken. Dat gaan we dan een dezer dagen maar eens doen. Kijken of je idee hout snijdt.   

Het is toch een beetje het omgekeerde wat ik zou verwachten, maar wat interessanter is, is dat het lijkt alsof de blokjes in de middelste rij groter zijn dan die in de rijen aan de zijkant van deze ijsklompjesvorm. Het zou kunnen dat er wat meer lucht in is gesloten waardoor het totale volume van het blokje groter is, maar op het oog valt dat niet te zeggen.

Ik zou het wel interessant vinden als je met een pipet alle compartimentjes van precies dezelfde hoeveelheid water zou voorzien, en daarna de blokjes zou wegen (of smelten en het volume bepalen). Dit om met zekerheid te bepalen dat de buitenste blokjes geen water verliezen als gevolg van verdamping of sublimatie.

Het idee over hoe de buitenste hun vorm krijgen zoals Margriet het neerzet vind ik overigens wel plausibel, en lijkt wel te stroken met het resultaat. Heeft er iemand een webcam die een paar uur in de vriezer overleeft?

Benm schreef: Het is toch een beetje het omgekeerde wat ik zou verwachten, maar wat interessanter is, is dat het lijkt alsof de blokjes in de middelste rij groter zijn dan die in de rijen aan de zijkant van deze ijsklompjesvorm.

Dit zou verklaard kunnen worden doordat de ijsblokjes aan de buitenkant het eerste bevriezen. Hierdoor zal het bakje aan de buitenkant uitzetten, en de rubberen mal naar binnen drukken. Het water in de middelste rij kan daardoor niet anders dan naar boven komen.

Probeer het ook eens met gedestilleerd of gedemineraliseerd water, en kijk of er ice spikes ontstaan. Als de plaats van de spikes op de ijsblokjes overeenkomt met de plaats van het hoogste punt van de huidige ijsblokjes, dan bevestigt dat dat het de plaats is van het laatste gaatje waar water kan ontsnappen. De bult zou dan als het ware een onvolmaakte ice spike zijn.

 

 

Benm schreef:Heeft er iemand een webcam die een paar uur in de vriezer overleeft?

 

Zoals deze youtubevideo.

 

 

Het woord ageodetisch in de titel vind ik trouwens een hersenkraker. Misschien het tegengestelde van geodeet = horizontaal, gegeneraliseerd voor plassen zo groot als een oceaan?

jkien schreef: Het woord ageodetisch in de titel vind ik trouwens een hersenkraker. 

Niks dan een aandachttrekker. Krantenkopstijl  

Dit zou verklaard kunnen worden doordat de ijsblokjes aan de buitenkant het eerste bevriezen. Hierdoor zal het bakje aan de buitenkant uitzetten, en de rubberen mal naar binnen drukken. Het water in de middelste rij kan daardoor niet anders dan naar boven komen.

Zou ook kunnen - aan de foto kan ik niet echt zien of dat het geval is.

Overigens ben ik wel benieuwd wat een 'gewone' vloeitstof doet, dus eentje die krimpt ipv uitzet bij het stollen.

Ik denk ook dat het in de buiten wanden zit.
 
Kan getest worden door die goed te isoleren (bv. in piepschuim) en dan te kijken of het effect kleiner is.

Mij is onduidelijk is in hoeverre een ijsblokje, dat binnenin een vloeistofbel bevat, nog vervormbaar is. Gaan de ijswanden buigen of barsten? In bericht #2 is een groot wak getekend dat als een langzame fontein kan werken: water vloeit naar buiten en bevriest, en dat vormt een bobbel. Maar als later de complete buitenkant dichtgevroren is met een ijsdikte van een paar millimeter, wat dan? Het bevriezende water wil uitzetten, omdat de dichtheid van ijs 8% lager is, en omdat de oplosbaarheid van lucht in ijs van 0 ºC veel kleiner is dan de oplosbaarheid in vloeibaar water van 0 ºC (3 volumeprocent). De aanwezigheid van een vloeistofbel kun je onderzoeken door het ijsblokje te kantelen: als er geen luchtbelletjes bewegen moet het ijsblokje tot in de kern bevroren zijn. De grote wolk van luchtbelletjes zit onderin het ijsblokje, kennelijk omdat de ijsdikte aan de bovenkant sneller groeit dan aan de onderkant. Bij een ijsblokbakje trekt de luchtbelletjeswolk zich enigszins terug naar het midden van het bakje, dat iets warmer is, tenzij je de buitenkant hebt geisoleerd met piepschuim. 
 
Als de buitenkant niet buigt of rekt moet de bevriezende vloeistofbel een gigantische druk opwekken. De buigzaamheid en rekbaarheid lijkt me gering omdat de bovenkant van een ijsblokje nooit bol staat. Ook lijkt het erop dat de lucht in de belletjes niet of nauwelijks onder druk staat, want als een ijsblokje langzaam smelt in een glas water, dan expanderen of exploderen de belletjes niet bij het vrijkomen. Bij sommige ijsblokjes zie je een bellenspoor naar buiten, dat kan wijzen op een dun kanaal dat pas heel laat is dichtgevroren. De foto toont een bijzonder geval, de bobbel was eerst een ice spike.
 

ik had van de week mijn proef herhaald, maar de foto nog niet geplaatst.
Alle cellen netjes met 12 ±0,5 mL afgevuld, en omdat de meniscus niet spontaan netjes langs alle randen gelijkstond ook nog met een omgekeerd theelepeltje langs alle randen gegaan totdat dat wél het geval was.
Het plan was om elk halfuur een foto te maken, maar een plotseling idee voor een fijne fietstocht gooide roet in dat eten. 
Wel zag ik iets dat me de eerdere keren niet was opgevallen: de hele buitenrand is kraakhelder ijs, de rest is mistig van de gasbelletjes:
 
(niet perfect te zien omdat aanvriezend vocht tijdens het maken van de foto een licht sneeuwlaageffect over de hele oppervlakte geeft, maar goed genoeg om te illustreren wat ik bedoel)
   
En het zijn juist die mistige hoeken die omhoog kruipen.
Dus, de buitenkant die eerst bevriest, waarbij het resterende water steeds gasrijker wordt, waarbij dat gas uiteindelijk tot belletjes wordt uitgedreven, belletjes die niet meer kunnen ontsnappen maar wel de bovenliggende ijslaag omhoog duwen? 
 
Kortom, volgend proefje, ijsblokjes maken met gekookt water  :-k

Als tip voor het maken van heldere ijsklontjes wordt, naast ontgassen, vaak ook de suggestie gedaan het bakje te isoleren met piepschuim aan de onderkant en zijkanten. Dat zorgt er voor dat opgelost gas dat er toch weer is ingekomen (je moet het ook in die vorm krijgen enzo) aan de onderkant uitvriest en niet midden in het blokje vast komt te zitten. Truc is dat het gewoon van boven naar beneden vast wordt - het ijs drijft op het water tot alles is bevroren.

Een vraag is of mijn vriesvak het ijsblokje compleet zou kunnen bevriezen, als de opgesloten vloeistof niet naar buiten zou kunnen ontsnappen. De vloeistof wordt dan steeds zouter. Het vriespunt van verzadigd zout water (NaCl) is -21°C. Mijn vriesvak haalt die lage temperatuur vermoedelijk niet.

 

Als de vloeistof wel kan ontsnappen is de vraag via welke routes. Behalve brede luchtbelsporen zie je in een ijsblokje ook andere, heel dunne bochtige kanaaltjes (rechts op de foto). Ze lijken vloeistofgevuld te zijn omdat de reflectie minder contrastrijk is dan bij de luchtbellen. De vloeistof moet een iets andere brekingsindex hebben dan ijs, omdat de kanaaltjes zichtbaar zijn. Dat kan door het zoutgehalte komen: de brekingsindex van ijs is 1.31, die van verzadigd zout water 1.37. (1)