Наука

При каква температура замръзва водата? | Наука

Заглавието на тази публикация изглежда подходящ въпрос за изпит по природни науки в началното училище, но отговорът е далеч по-сложен, отколкото изглежда за първи път. Всички сме научени, че водата замръзва при 32 градуса по Фаренхайт, 0 градуса по Целзий, 273,15 келвина. Това обаче не винаги е така. Учените са открили течна вода студена до -40 градуса F в облаците и дори охладена вода до -42 градуса F в лабораторията. Колко ниско биха могли да отидат?

когато клетките бяха взети за първи път от хенриета липсва тя беше

Това се оказва труден проблем за отговор. Когато течната вода се охлади под -42 градуса F, тя кристализира в лед твърде бързо, за да могат учените да измерват температурата на течността. Така Емили Мур и Валерия Молинеро от Университета в Юта разработиха сложна компютърна симулация на 32 768 молекули вода (по-малко молекули, отколкото може да се намери в дъждовна капка), която им позволява да видят какво се е случило с топлинния капацитет, плътността и сгъстимостта на водата при преохлаждането и определят какво се е случило, когато 4000 от тези молекули са замръзнали. Резултатите им се появяват в списанието Природа .



Тъй като температурата на водата се приближава до -55 градуса F, водните молекули образуват тетраедри, като всяка молекула се свързва свободно с четири други молекули. Плътността на водата намалява, топлинният й капацитет се увеличава и свиваемостта се увеличава. Промяната в структурата на водата контролира скоростта, с която се образува лед, Molinero казва . Ние показваме, че както термодинамиката на водата, така и скоростта на кристализация се контролират от промяната в структурата на течната вода, която се доближава до структурата на леда. Под -55 градуса F, малки парченца течна вода все още могат да съществуват, но това ще стане само за невероятно кратко време, казва Молинеро.



гиберти портите на рая Яков и Исав

Това преохлаждане вода е възможно, тъй като водата се нуждае от малко ядро ​​или ледено семе, за да могат молекулите да образуват кристали, а в много чиста вода единственият начин да образувате ядро ​​е чрез спонтанна промяна на структурата на течността, казва Молинеро. Тези ядра няма да се образуват или да растат достатъчно големи, докато структурата на течните водни молекули се приближи до структурата на твърдия лед, което не се случва, докато водата стане толкова невероятно студена.

( HT: io9 )





^