Znikająca truskawka? - czyli termodynamika na co dzień

Kilka lat temu zainteresowało mnie pewne zjawisko. Kiedy to wśród sterty zebranych truskawek znalazłem jedną o dość interesującym kształcie. Była to nieprzeciętnie duża truskawka i do złudzenia swoim wyglądem przypominała serce. Tak spodobał mi się ten okaz przyrody, że postanowiłem zachować go na pamiątkę przynajmniej na jakiś czas ;). W tym celu umieściłem truskawkę w zamrażalniku. Miałem wtedy nadzieje, że jako mrożonka przetrwa długi czas w niezmienionej postaci, lub prawie niezmienionej.

Parę tygodni później, kiedy chciałem pokazać ten okaz moim znajomym, ku mojemu zaskoczeniu i rozczarowaniu okazało się, że truskawka zmieniła się nie do poznania. Zmniejszyła się, co najmniej o połowę, pociemniała. Zaciekawiło mnie, dlaczego tak się stało.

Truskawka w dużej części swojej objętości składa się z wody. Zapewne z mojego okazu woda w połowie wyparowała, co spowodowało jej skurczenie się.

Ale dla czego, skoro była zamrożona?

Fakt zamrożenia, wcale nie spowodował zahamowania procesu parowania wody z truskawki. Jedynie przyczynił się do spowolnienia tego procesu.

Dlaczego tak się dzieje?

Otóż woda w stanie ciekłym lub stałym znajduje się w stanie równowagi dynamicznej z parą wodną, (czyli z fazą gazową). Dynamiczna równowaga w tym przypadku, polega na tym, że szybkość parowania wody jest równa szybkości skraplania pary wodnej. W przypadku wody w stanie stałym (lodu) następuje sublimacja, czyli bezpośrednie przechodzenie ciała stałego w gaz i resublimacja, przemiana gazu w ciało stałe. Wartość równowagi dynamicznej zależy tylko od temperatury.

W zamrażalniku, w którym umieściłem truskawkę ustaliła się pewna równowaga dynamiczna, pomiędzy wodą w stanie stałym a parą wodną. Do powstania pary nasyconej w zamrażalniku przyczyniła się zarówno moja truskawka, z której odparowała część wody, jak i lód znajdujący się tam już wcześniej. Jednak ilość wody, która musiała odparować z truskawki, aby utworzyć parę nasyconą, zwłaszcza w tej temperaturze jest bardzo znikoma. Dlatego to nie mogło być jedynym powodem zmniejszenia się truskawki o połowę.

To, co jeszcze?

Z pomocą niewidzialnym siłą próbującym za wszelką cenę zniszczyć mój okaz, pospieszyła dyfuzja. Dyfuzja to samorzutne mieszanie się składników w układach. Mówiąc obrazowo, jeśli wsypiemy cukier do gorącej herbaty i pozostawimy nie mieszając na pewien okres czasu, to dzięki dyfuzji cukier rozpuści się i herbata będzie słodka. Jak wiadomo zamrażalniki nie są hermetycznie zamknięte, a przynajmniej mój nie był. Z tego też powodu następowało mieszanie się pary nasyconej z zamrażalnika, z parą niekoniecznie nasyconą znajdującą się w pomieszczeniu, w którym znajdowała się zamrażarka. Jednym słowem z zamrażalnika wszelkimi możliwymi nieszczelnościami uciekała para wodna. Spowodowało to zaburzenie równowagi w zamrażalniku, a w konsekwencji ponowne parowanie wody.

Nie chcę jednak, żeby ktoś pomyślał, że mój zamrażalnik wygląda jak ser szwajcarski, co mogłoby się nasunąć na myśl uwzględniając tak duże zmniejszenie się objętości truskawki. Kluczową rolę, w tym jakże tragicznym dla mojej truskawki procesie odegrało pewnie częste otwieranie drzwiczek zamrażalnika.

Jeszcze jedną niewidzialną ręką, która przyczyniła się do odebrania piękna truskawce, jest sama równowaga dynamiczna. Wygląda to następująco: Cały czas w stanie równowagi w zamrażalniku następuje sublimacja lodu, zarówno tego znajdującego się w moim zamrażalniku jak i w truskawce. Jednocześnie taka sama ilość pary wodnej resublimuje i powstały lód osiada na ściankach zamrażalnika i na powierzchni truskawki. Niestety na powierzchni a nie wewnątrz. I tak ten proces, mimo, że powolny to jednak skutecznie przyczynił się do zniszczenia zadziwiającego piękna tej truskawki.

Powinienem przynajmniej zabezpieczyć truskawkę zanim umieściłem ją w zamrażalniku. Nie uchroniłoby ją to całkowicie, ale wydłużyło czas jej piękna.

Oczywiście są również mniej dramatyczne, a nawet bardzo korzystne skutki procesów, które tu opisałem. Mianowicie, bardzo popularne, może już nie w obecnych czasach było suszenie prania na polu w czasie mrozów. Przypuszczam jednak, że Eskimosi pewnie nadal go stosują.

Mateusz - truskawkowy farmer ;)