Vlastní kůň, díl 33: O teplé a studené vodě (v zimě)  

V zimě je důležité hlídat, aby koně měli možnost pít. Aby pili dost vody, protože jinak budou dehydratovaní a mohou například skončit s těžkou zácpou. A co když ta voda zase hned zamrzne? Určitě dát teplou vodu, vždyť teplá déle vydrží tekutá, když je teplá! Ale ne, někde jsem četla, že teplá voda zmrzne rychleji než studená! Takže jak? Pojďme se té teplé a studené vodě podívat trochu víc pod hladinu – pokud nás tam led pustí!

Kdo dřív zmrzne?

Na jednoduchou otázku bohužel můžeme dát poměrně složitou odpověď. Ono totiž není zmrznutí jako zmrznutí, záleží i na tom, JAK to zmrzne!

Vezmu to od konce: opravdu zamrzne rychleji teplá voda než studená. Čím teplejší voda je vystavená mrazu, tím rychleji zmrzne. Protože začíná mrznout, čili se začíná měnit v led, už při vyšší teplotě (vody). Zahřátí vody totiž velmi zjednodušeně mění její „mikroskopickou“ strukturu a led se začne tvořit už v relativně teplejší vodě. A to i když vodu zahřejete, necháte vychladnout a až pak vystavíte mrazu. Mikroskopická struktura vody už je ohřevem navždy změněná. Čili z tohoto hlediska nezáleží přímo na teplotě vody ve chvíli, kdy byla postavená na mráz, ale záleží na tom, zda byla někdy zahřívána.

 Pokud však vystavíme mrazu nezahřátou vodu, začne se měnit v led až ve chvíli, kdy tekutá voda dosáhne nižší teploty (podchlazená voda). Tento jev se nazývá Mpembův jev a můžete si o něm přečíst například na stránkách časopisu Vesmír.

Ocituji závěr z této stránky: „Dá se tedy říci, že teplejší voda je ,jináʻ než studená, začíná mrznout při vyšší teplotě a může někdy zamrznout i dříve než studená. Jedna z hlavních příčin tkví v její ,geometriiʻ…“

Na stránce Naše voda najdeme konkrétní údaje: „Aby voda zmrzla, musí se nejdříve ,podchladitʻ, pak se na několik vteřin vytvoří kašovitá ledová směs, následně se teplota vyhoupne zpět na nulu a zmrazovací proces pokračuje. Zatímco studená voda se tak musí podchladit na teplotu -9,5 °C, původně horké vodě stačí jen -4 °C, aby se z ní posléze stal led.“

Samozřejmě, zcela logické (a pravdivé) je i tvrzení, že studená voda zmrzne rychleji, protože rychleji se ochladí na onu velmi nízkou teplotu, když už předtím byla hodně studená. A horká voda musí nejdříve vychladnout na původní teplotu studené vody a pak až na teplotu, při které zmrzne. 

Proto je třeba si uvědomit, že teplá voda může někdy zmrznout dřív než studená. Většinou se na studené vodě skutečně začne dříve tvořit ledová krusta a postupně „prorůstat“ více do hloubky, zatímco teplá voda je stále ještě vlažná a tekutá. Ale pak už to jde ráz na ráz! Jak voda začne mrznout, ta původně horká promrzne rychleji.

Ale není to jen o teplotě vody, která je schopná se změnit v led. Rozdíl je i ve způsobu, kde a jak se led ve vodě tvoří. Zatímco teplá voda promrzne celá, studená mrzne od krajů a často uvnitř zůstane „komůrka“ tekuté vody, protože led tuto vodu tepelně izoluje od mrazivého okolí a voda v této „komůrce“ se neochladí na mrznoucí teplotu. Příroda to tak potřebuje pro své vodní živočichy!

Pokus z praxe

A protože jsem chtěla na vlastní oči vidět, jak to je s tou teplou a studenou vodou, udělala jsem malý pokus, který – myslím – všechno velmi pěkně ukazuje v praxi.

Do poloviny jedné sklenice jsem nalila studenou vodu z kohoutku, do poloviny druhé sklenice horkou vodu z kohoutku. Teploty jsem neměřila, ale tuto studenou vodu běžně koním liju do nádob, horkou vodu jim přilévám v silných mrazech. Obě sklenice jsem dala ven na mráz (-8 °C).

Po půlhodině: Horká voda se ochladila tak, že byla příjemně studená. Umím si představit, že bych ji s chutí vypila. Sklenice nad hladinou vody byla orosená. Studená voda na sobě měla tenkou ledovou krustičku, která se po naklonění sklenice rozbila. Voda byla opravdu hodně studená, na velmi opatrné pití. 

Po hodině a tři čtvrtě: Původně horká voda je stále nezmrzlá, nejsou v ní ani známky po prvních krystalcích ledu. Sklenice s původně studenou vodou má na sobě už slušnou vrstvu ledu, který ani po naklonění sklenice nerozbiju, ale asi bych ho mohla rozštěrkat nebo prolomit prsty (neudělala jsem to). Zajímavé však je, že voda začíná zamrzat i v hloubce, od dna a stěn sklenice, čili obmrzá kolem dokola. 

Po třech hodinách: Původně horká voda je stále tekutá, ani známka po začínajícím ledu. Koně by mohli stále v pohodě pít. Voda původně studená už je na hladině tak silně zamrznutá, že led ani zaťukáním prstu neprobořím. Voda je ve sklenici obmrznutá kolem dokola v tloušťce asi 0,5 cm (ale sklo sklenice tloušťku zkresluje), uprostřed je voda tekutá a v ní plavou dvě vzduchové bubliny. Koně by se k takové vodě museli prokopat kopytem.

Po čtyřech a půl hodinách: Situace se výrazně změnila! Původně horká voda se na pohled „zakalila“ a udělala se z ní ledová tříšť, do které se dalo hrábnout prstem. Je zmrzlá po celém objemu rovnoměrně, žádný škraloup podél stěn sklenice. Původně studená voda vypadá od minulé kontroly nezměněně, čili okolo tekuté vody je vrstva ledu, jako „krabička“. Viz foto 1 a 2.

Po pěti a půl hodinách: Obě sklenice vypadají skoro stejně jako před hodinou. Původně horká voda je stále jako ledová tříšť, do které se dá strčit prst. Původně studená voda má okolo sebe stále silnější vrstvu ledu. 

Po 10 hodinách: Vzala jsem obě dvě sklenice domů a jala se zkoumat jejich obsah. Sklenice jsem trochu nahřála a led z nich vyklopila. Původně horká voda byla promrzlá skrznaskrz, uprostřed led vypadal trochu jinak, zakalenější, ale tvrdý byl všude opravdu hodně. Koně by ho rozhodně kopytem neprokopli. Původně studená voda měla uprostřed stále díru, dokonce jsem se do ní mohla probořit nožem. V té díře už sice nebyla voda tekutá, ale tříšť, ta však byla ještě stále hodně mokrá. Možná by z toho koně po prokopnutí kopytem ještě nějakou vodu vycucali. 

Závěr

Chcete-li, aby koním vydržela voda déle tekutá, bez ledové krusty a nebyla tak hodně studená, dejte jim vodu teplou. Počítejte však s tím, že pokud ji nevypijí dostatečně včas, promrzne v nádobě skrznaskrz a koně už pak nebudou mít ani možnost led prokopnout, aby se dostali k tekuté vodě. Čili budete muset vodu v nádobě častěji doplňovat nebo měnit.

Z mého pokusu vyplývá, že po 3 hodinách se koně původně horké vody v pohodě stále napijí, ale u původně studené vody by museli prokopnout kopytem vrstvu ledu. Avšak po asi 10 hodinách dost slušného mrazu mají koně stále šanci prokopnout kopytem původně studenou vodu a napít se, kdežto původně horká voda už je kompaktní hrouda ledu, kterou tak mohou jedině olizovat.