Если вынуть бутылку с водой из морозильной камеры, встряхнуть ее или ударить о стол, то содержимое начнет превращаться в лед прямо на глазах. Этот захватыющий эффект основан на явлении переохлаждения — состоянии, когда температура жидкости опускается ниже точки замерзания, но при этом вода все еще остается в жидком виде.
Переохлажденная вода пребывает в нестабильном состоянии. Молекулы готовы выстроиться в кристаллическую решетку льда, но им необходим толчок (внешнее воздействие) для начала кристаллизации. Процесс формирования первого кристаллического ядра называется зародышеобразованием или нуклеацией — именно к этому центру присоединяются остальные молекулы.
Для запуска кристаллизации может быть достаточно пылинки, пузырька воздуха или ударной волны от встряхивания (удара о стол). Даже незначительное механическое воздействие способно создать центр нуклеации, и процесс замерзания моментально распространится по всему объему воды.
Для получения переохлажденной воды пластиковую бутылку с содержимым помещают в морозильную камеру на три часа при температуре ниже нуля. Отфильтрованная или бутилированная вода переохлаждается эффективнее водопроводной или родниковой, поскольку содержит минимум примесей, которые могут послужить центрами кристаллизации. Критически важно не беспокоить бутылку во время охлаждения — любая вибрация способна запустить замерзание преждевременно.
Примечательно, что при кристаллизации переохлажденная вода выделяет скрытую теплоту плавления, и температура системы повышается до точки замерзания. Именно поэтому во время этого трюка в бутылке образуется не твердый лед, а рыхлая ледяная масса — часть воды продолжает оставаться жидкой благодаря высвободившейся тепловой энергии.