Pieni isku, ja vesi jäätyy hetkessä! Ylijäähtymisen yllättävä salaisuus

Tervehdys! Täällä tiedevalmentaja Ken Kuwako. Minulle jokainen päivä on uusi koe.

”Mitä jos edessäsi oleva neste jäätyisi silmänräpäyksessä kuin taikaiskusta…?”

Oletko koskaan nähnyt jotain näin hämmästyttävää? Kirkas vesi muuttuu jääksi yhdellä sormen kosketuksella, aivan kuin aika pysähtyisi. Me tiedekerhossa otimme haasteeksemme tämän dramaattisen ilmiön, jota kutsutaan nimellä alijäähtyminen.

Kyse on kiehtovasta vedestä, joka pysyy nestemäisenä, vaikka sen lämpötila laskisi reilusti alle kymmenen pakkasasteen. Hetki, jolloin vesi jäätyy kerralla pienen ärsykkeen vaikutuksesta, saa ihon kananlihalle kerta toisensa jälkeen. Kokeilujen ja erehdysten kautta löysimme ”salaisen reseptin”, johon tarvitaan vain tavallista, lähikaupasta saatavaa hiilihapotettua vettä. Haluan teidänkin kokevan onnistumisen riemun, joten tässä ovat tarkat ohjeet!

Tiedekerhon opas ”pikapakastuksen” valmisteluun

Avain alijäähtymisen onnistumiseen on tarkka lämpötilan hallinta ja täydellinen rauha. Valmistele koeympäristö seuraavasti:

Laita jäätä pussiin, murskaa se hienoksi ja levitä se hyvin eristävän styroksilaatikon pohjalle.

Lisää jään joukkoon runsaasti suolaa ja tilkka vettä, ja sekoita. Suola laskee jään sulamispistettä, minkä ansiosta veden lämpötila laskee noin -15 asteeseen (ilmiö tunnetaan jäätymispisteen alenemisena).

Aseta hiilihapotettu vesipullo varovasti jääveteen siten, ettet hölskytä sitä.

Anna pullon olla täysin rauhassa 25 minuuttia. Jos odotat 30 minuuttia, vesi alkaa usein jäätyä jo itsekseen, joten 25 minuuttia on se maaginen aika. Tämä odottaminen on kriittinen vaihe, jossa vesimolekyylit ikään kuin unohtavat jäätyä ja jatkavat kylmenemistä nestemäisessä tilassa. Kun aika on kulunut, nosta pullo erittäin varovasti kuin pidättäisit hengitystäsi, ja kierrä korkkia. Mitä silloin tapahtuukaan?

Miksi se jäätyy juuri korkin avautuessa?

Huomasitko, kuinka valkoinen jääpilari kiisi pullon läpi heti korkin avaamisen jälkeen? Alijäähtynyt vesi on tilassa, jossa se ”haluaisi jäätyä, mutta ei pysty ilman alkusyytä”. Se on erittäin epävakaassa ja herkässä tasapainossa. Vaikka tavallinenkin vesi voi alijäähtyä, hiilihapotetun veden käytölle on hyvä syy. Kun korkki avataan, hiilidioksidikuplat vapautuvat vauhdilla ja antavat vesimolekyyleille voimakkaan sysäyksen. Tämä pieni ärsyke toimii laukaisimena, ja jäätyminen etenee kuin kaatuvat dominonappulat.

Mikä on jään sekaan lisätyn suolan tehtävä?

Kokeen valmistelussa sekoitimme jäähän suolaa. Mutta miksi juuri suolaa eikä esimerkiksi sokeria? Tässä on mielenkiintoinen tieteellinen yhteys. Kun jää sulaa vedeksi, se sitoo itseensä lämpöä ympäristöstä. Tätä kutsutaan sulamislämmöksi. Kun joukkoon lisätään suolaa, tapahtuu jäätymispisteen aleneminen, ja jää alkaa sulaa hurjaa vauhtia. Koska jää pakotetaan sulamaan, se imee valtavasti lämpöä ympäristöstään, jolloin lämpötila romahtaa. Jos sekoitat suolaa ja jäätä suhteessa 1:3, lämpötila voi teoriassa laskea jopa -21 asteeseen! Se on yhtä kylmää kuin kotipakastimessa.

Miksi sokeri ei toimi samalla tavalla? Hiukkasten salaisuus

Saatat miettiä, eikö sokerilla saisi aikaan saman tuloksen. Sokeri laskee kyllä lämpötilaa, mutta se ei ole yhtä tehokasta kuin suola. Syy löytyy veteen liuenneiden hiukkasten määrästä. Kun suola (natriumkloridi) liukenee veteen, se jakautuu kahdeksi eri hiukkaseksi: natriumioneiksi ja kloridi-ioneiksi. Sokeri taas pysyy yhtenä kokonaisena molekyylinä, vaikka se liukenisikin. Koska suola tuottaa enemmän ”jäätymistä häiritseviä hiukkasia” samalla määrällä, se pystyy laskemaan lämpötilaa paljon tehokkaammin.

Makea valkokaali – luonnon viisautta jäätymistä vastaan

Tämä periaate – se, että veteen liuennut aine vaikeuttaa jäätymistä – löytyy myös ruokapöydästämme. Tiedätkö, miksi talvinen valkokaali maistuu niin makealta?

Valkokaalille ja muille vihanneksille solun sisäisen veden jäätyminen tarkoittaa kuolemaa, sillä jääkristallit rikkovat solurakenteet. Niinpä kaali alkaa kylmää tuntiessaan muuttaa varastoimaansa tärkkelystä sokeriksi ja liuottaa sitä solunesteeseensä. Muuttamalla itsensä ikään kuin ”väkeväksi sokeriliuokseksi” se suojelee itseään jäätymiseltä jopa pakkasasteilla. Talvivihannesten herkullinen makeus on siis kasvien keino selviytyä pakkasesta hengissä.

6. Epäonnistuminen on kutsu tieteen pariin

Kuten alussa mainitsin, mekin epäonnistuimme tiedekerhossa monta kertaa. Pienikin tärähdys tai muutos ympäristön lämpötilassa saa veden jäätymään ennenaikaisesti. Mutta juuri epäonnistumisten kautta syntyivät uudet keskustelut: ”Laitetaan pullo ensi kerralla vieläkin varovaisemmin” tai ”Lasketaanpa lämpötilaa vielä yhdellä asteella”. Se on ihmeellistä, kuinka näkymättömät molekyylit järjestyvät taistellessaan lämpötilaa vastaan. Onnistuneen kokeen kauneus avautuu vain sille, joka uskaltaa yrittää itse. Toivottavasti tekin pääsette kokemaan tieteen ilon aidoimmillaan!

Tässä on video toisesta kerrasta, jolloin koe onnistui täydellisesti. Kiinnitä huomiota jäätymisen nopeuteen!

Kyselyt ja yhteistyöpyynnöt

Tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs arkea! Olen koonnut helposti ymmärrettäviä ohjeita ja vinkkejä hauskoihin kotikokeisiin. Käy tutustumassa! ・”Science Note” -sisällöt on julkaistu kirjana. Lisätietoja täältä. ・Tietoa ylläpitäjä Ken Kuwakosta löydät täältä. ・Erilaiset toimeksiannot (kirjoittaminen, luennot, tiedepajat, TV-konsultointi, esiintymiset jne.) täältä. ・Uusimmat päivitykset löydät X-palvelusta!

Tiedevinkkien kanavalla julkaistaan koevideoita!

３月のイチオシ実験！

• 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。

テレビ番組・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師・ショー・その他お知らせ

• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。