קרה לכם פעם שפשוט רציתם לקרר בקבוק מים במקפיא ל״כמה דקות״… ושכחתם אותו שם ליום שלם? כולם עברו את זה. אתם לא לבד. אבל האמת? יש סיבה שזה קורה, ולא – זו לא רק הסחת דעת. המים מתנהגים בצורה די מפתיעה כשזה מגיע לטמפרטורות נמוכות, ואם חשבתם שאתם יודעים כמה זמן לוקח להם להפוך לקרח – חכו שתסיימו לקרוא.
במאמר הזה נצלול (סבבה, מבלי להירטב) אל כל מה שקשור להקפאת מים – כמה זמן זה באמת לוקח, ממה זה תלוי, מה מאיץ את התהליך, מה מעכב אותו, ואיך אפשר להשתמש בזה כדי להרשים חברים, לחסוך חשמל ואפילו להבין קצת יותר טוב את הפיזיקה שמאחורי חיי היומיום שלנו. הולך להיות קפוא, אבל מעניין. מוכנים? קדימה.
אז כמה זמן לוקח למים לקפוא באמת?
הרבה אנשים מחזיקים בתשובה פשוטה מדי: ״שעתיים־שלוש, לא עניין גדול״. אהמ, לא ממש. אין לזה תשובה אחת שמתאימה לכולם כי היו פה כמה גורמים חזקים שיכולים להפוך את הסיפור מקפוא לקפואוני.
כל המקפיאים נולדו שווים?
ממש לא. רוב המקפיאים הביתיים עובדים בטווח של -18 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה כזו:
- בקבוק מים קטן (חצי ליטר) עשוי לקפוא תוך כ־1.5-3 שעות.
- מים בכוס פתוחה יתקררו קצת יותר מהר – סביב 1-2 שעות, בגלל שטח הפנים הפתוח.
- בקבוק ליטר? תנו לו 3-5 שעות לפחות.
אבל אם פתחתם את הדלת כל 10 דקות כי הייתם סקרנים לראות אם זה כבר קפא – בניתם על יותר.
הפתעה בשם אפקט מפאמבה – ומדוע מים חמים קופאים מהר יותר?
רגע רגע, לא טעיתי. זה לא קונספירציה של הפיזיקאים. מים חמים יכולים לקפוא מהר יותר ממים קרים במצבים מסוימים, וזה אפילו קיבל שם: אפקט מפאמבה.
- הוא נצפה לראשונה על ידי תלמיד תיכון בטנזניה בשנות ה־60.
- נהיה מחקר אמיתי ומסקרן עד היום.
- הסיבה לא חד־משמעית, אבל אחת התיאוריות – אידוי מוגבר של מים חמים מוריד את נפחם והמסה שלהם, ואז נשאר פחות מה לקפוא.
משוגע, נכון? אבל עובד. במבחנים שונים – מים חמים קפאו מוקדם יותר ממים שהתחילו פושרים. אז אולי דווקא שווה להתחיל להקפיא מים רותחים?
המשתנים שמשנים את המשחק
יש כמה פרמטרים רציניים שיכולים לשחק עם זמן ההקפאה של מים. קחו את זה בחשבון לפני שאתם שמים בקבוק במקפיא ואומרים לעצמכם ״אני חוזר עוד שעתיים״.
1. סוג הכלי שבו שמים את המים
- פלסטיק: מעכב את הקירור – חומר מבודד יחסית.
- זכוכית: מוליכה טוב יותר – קירור מהיר יותר, אבל סיכון לפיצוץ.
- מתכת: winner מושלם – הולכת חום מהר, מתאים לתהליכים זריזים.
2. נפח המים
- כוס של 200 מ״ל? סיפור מהיר. שעה וקצת ואתם בפנים.
- בקבוק של 2 ליטר? מניסיון – קחו נשימה עמוקה ותחזרו מחר בבוקר.
3. מלח במים? זה לא רק לים המלח
הוספת מלח לסיר מים לא תקצר לכם את הזמן – להיפך. מים עם מלח קופאים בטמפרטורה נמוכה יותר (תופעה שנקראת ″קְפִיאָה דֶּפְּרֶסִיבִית″ – כן, זה שם, אל תאשימו אותי).
- יזרז לכם הקפאה? ממש לא.
- יזרז לכם טעם מוזר לקרח? לגמרי כן.
4. מכסה או בלי מכסה?
אוויר פתוח = אידוי = קירור מהיר יותר. אם אתם ממהרים, בלי מכסה זה עדיף. אבל אל תשימו בקבוק סגור חזק מדי – התפשטות הקרח עלולה לגרום לו להתפוצץ. ולא, זו לא מטפורה רומנטית – הוא באמת יכול להתפוצץ.
השאלות הכי מפתיעות (והתשובות שלהן)
1. אפשר להקפיא מים במיקרוגל?
לא. פשוט לא.
2. למה לפעמים מים לא קופאים גם כשעברו מינוס 0 מעלות?
זו תופעה מדליקה שנקראת ״מים במצב על־מקרי״. המים נשארים נוזליים למרות שהטמפ׳ מתחת לאפס – עד שיבוא מטרד כלשהו (כמו טפיחה או תנודה קטנה) ויהפוך אותם מיידית לקרח.
3. האם אפשר לקבוע בדיוק מתי המים יקפאו?
לא ממש – אלא אם אתם שולטים במעבדה סטרילית עם שליטה מוחלטת על כל תנאי הסביבה. בעולם האמתי? תנודות, לחות, תכולה מינרלית… כולם עושים בלגן.
4. מה אורך חיי הקרח?
שאלה טובה. כל עוד הוא לא נמס – הוא חי ובועט. אבל במקפיא רגיל, קרח שמיוצר בבית הופך לאיטי־ליצירת־המים שוב תוך כמה שבועות. פשוט מתייבש ונשבר.
5. אפשר לדעת אם קרח ייצא שקוף או עכור?
כן! מים שעוברים הרתחה לפני ההקפאה ונשמרים בקירור הדרגתי ייצרו קרח שקוף כמו במסעדות. כל השאר? בועות, לבן, ודי מבולבל.
רוצים לקצר את זמן ההקפאה? הנה 4 טריקים חכמים
- השתמשו בכלי שטוח – שטח פנים רחב = קירור מהיר יותר.
- הניחו את הכלי על מגש מתכתי – יזרז את הולכת הקור מלמטה.
- תתחילו עם מים חמים – כן כן, תראו סעיף מפאמבה.
- אל תשימו את זה בפינה הכי מרוחקת של המקפיא – שימו קרוב לפתח האוורור הקר.
אז מה קורה שם למעשה? ההסבר הפיזיקלי בלי כאב ראש
כשמים מקפיאים, מה שבעצם קורה זה האטה בהדרגה של תנועת המולקולות עד שהן יוצרות מבנה קשיח – שזה הקרח שאתם מכירים. אבל – כל החלקיקים לא קופאים בבת אחת. הקירור מתחיל מהשוליים ונע לכיוון המרכז. וזה למה בקבוקים קופאים מבחוץ־פנימה.
המים מתקררים בהדרגה מ-20° ל-0°, שם הם מתחילים להתגבש לקרח. במהלך התהליך הזה הטמפרטורה לא יורדת – היא נשארת בדיוק על 0° לאורך כל זמן ההתגבשות. מדהים, נכון?
הפתעה קטנה לסיום
החלק הכי מפתיע בכל הסיפור הזה? כשמים קופאים – הם מתרחבים. משהו כמו 9% מהנפח שלהם. ולמה זה חשוב? כי זה בדיוק מה שגרם לבקבוק הבטולי שלכם להיסדק באכזריות כששכחתם אותו עוד שעתיים.
אבל עכשיו, כשיש לכם את כל הידע הזה, אתם מוכנים לנהל את ההקפאה שלכם כמו מאסטר שף של מקפיאים. אז בפעם הבאה שמישהו שואל אתכם כמה זמן לוקח למים לקפוא, אתם יכולים לענות: תלוי – מה הטיפ הכי חשוב שאתם יודעים?
הקיפאון מעולם לא הרגיש כל כך חי.