Znanost

Pri kateri temperaturi voda zmrzne? | Znanost

Naslov tega prispevka bi se zdel primerno vprašanje za osnovnošolski izpit iz naravoslovja, vendar je odgovor veliko bolj zapleten, kot se sprva zdi. Vsi smo bili naučeni, da voda zmrzne pri 32 stopinjah Fahrenheita, 0 stopinjah Celzija, 273,15 Kelvina. Vendar ni vedno tako. Znanstveniki so v oblakih našli tekočo vodo, hladno do -40 stopinj F, v laboratoriju pa celo ohlajeno vodo do -42 stopinj F. Kako nizko bi lahko šli?

ki je oblikoval postavitev Washingtona DC

Izkazalo se je, da je težavna težava za odgovor. Ko se tekoča voda ohladi pod -42 stopinj F, prehitro kristalizira v led, da bi znanstveniki lahko izmerili temperaturo tekočine. Tako sta Emily Moore in Valeria Molinero z Univerze v Utahu razvili izpopolnjeno računalniško simulacijo 32.768 molekul vode (manj molekul, kot jih lahko najdemo v dežni kapljici), ki jim je omogočila, da vidijo, kaj se je zgodilo s toplotno zmogljivostjo, gostoto in stisljivostjo vode, ko se je ohladila in ugotoviti, kaj se je zgodilo, ko je 4.000 teh molekul zmrznilo. Njihovi rezultati so objavljeni v reviji Narava .



Ko se temperatura vode približa -55 stopinj F, molekule vode tvorijo tetraedre, pri čemer se vsaka molekula ohlapno veže na štiri druge molekule. Gostota vode se zmanjša, poveča se njena toplotna sposobnost in poveča stisljivost. Sprememba strukture vode nadzoruje hitrost nastajanja ledu, Molinero pravi . Prikazujemo, da termodinamiko vode in hitrost kristalizacije nadzoruje sprememba strukture tekoče vode, ki se približuje strukturi ledu. Pod -55 stopinj F lahko še vedno obstajajo drobni delci tekoče vode, vendar bi to storili le neverjetno kratek čas, pravi Molinero.



bi lev premagal tigra

To prekomerno hlajenje vode je možno, ker voda potrebuje majhno jedro ali seme ledu, da molekule tvorijo kristale, v zelo čisti vodi pa lahko jedro oblikujete samo tako, da spontano spremenite strukturo tekočine, pravi Molinero. Ta jedra se ne bodo tvorila ali naraščala dovolj velika, dokler se struktura molekul tekoče vode ne bo približala strukturi trdnega ledu, kar se ne zgodi, dokler voda ne postane tako neverjetno hladna.

( HT: io9 )





^