07:57 25 Listopad 2020
Nauka I tech
Krótki link
0 132
Subskrybuj nas na

Woda przechłodzona to dwie ciecze w jednej. Do takiego wniosku doszli amerykańscy naukowcy po przeprowadzeniu pierwszych pomiarów wody w stanie ciekłym w temperaturach znacznie poniżej jej normalnej temperatury zamarzania.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Science”.

Pomimo niezwykle powszechnego występowania woda jako substancja chemiczna nadal nie została w pełni zbadana. Naukowcy czasami nazywają ją najbardziej tajemniczą substancją na Ziemi.

Chodzi o to, że woda nie jest podobna do innych cieczy – zamarzając rozszerza się, a nie kurczy, jak wszystkie inne, jednocześnie jej gęstość maleje. Dlatego lód wodny nie tonie, ale unosi się na powierzchni. Woda ma wysoką temperaturę wrzenia i jest doskonałym rozpuszczalnikiem, dlatego w różnych warunkach większość substancji organicznych i nieorganicznych rozpuszcza się w niej.

Wreszcie ma ogromny współczynnik napięcia powierzchniowego. Dzięki tym wszystkim wyjątkowym właściwościom woda stała się podstawą życia na Ziemi.

Woda ma jeszcze jedną ciekawą cechę – bardzo „niechętnie” zamarza. Jeśli inne płyny zaczynają stopniowo przechodzić w stan stały, natychmiast po przekroczeniu punktu zamarzania, woda „stawia opór” do ostatniej chwili. I aby rozpoczął się proces tężenia, zawsze potrzebuje jąder krystalizacji – zawieszonych cząstek pochodzenia mineralnego lub organicznego.

Naukowcy z Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Departamentu Energii USA postanowili sprawdzić, czy jeśli nie będzie takich cząstek, do jakiej temperatury woda pozostanie w stanie ciekłym.

Wiadomo, że woda może występować w chmurach w postaci przechłodzonych kropelek nawet w bardzo niskich temperaturach, a następnie, gdy drobny pył lodowy dostanie się do tych chmur z góry, z wyższych i zimniejszych warstw, krople natychmiast krystalizują się i opadają na ziemię w postaci ziaren lodu lub gradu.

Naukowcy w laboratorium zniszczyli laserem cienką warstwę lodu, tworząc przechłodzoną ciekłą wodę, a następnie za pomocą spektroskopii w podczerwieni prześledzili wszystkie najmniejsze etapy jej przemian w zakresie temperatur od 135 do 245 kelwinów – od minus 138 do minus 28 stopni Celsjusza.

Na stop-klatkach stanów fazowych naukowcy zobaczyli, że podczas przechłodzenia woda skrapla się do gęstej fazy ciekłej, która nadal współistnieje ze zwykłą fazą ciekłą. Jednocześnie udział cieczy o dużej gęstości gwałtownie spada wraz ze wzrostem temperatury od 190 do 245 kelwinów.

Wykazaliśmy, że woda w stanie ciekłym w bardzo niskich temperaturach jest nie tylko względnie stabilna, ale również występuje w dwóch formach strukturalnych

– powiedział jeden z autorów badania Greg Kimmel, cytowany w komunikacie prasowym.

Uzyskane dane pozwalają na rozwiązanie dawnego sporu dotyczącego tego, czy głęboko przechłodzona woda zawsze się krystalizuje, zanim osiągnie równowagę. Odpowiedź brzmi: nie

– wyjaśnił.

Autorzy badania jako pierwsi udowodnili eksperymentalnie, że woda przechłodzona może znajdować się w stabilnym dwufazowym stanie ciecz-ciecz, a stosunek fazowy zmienia się wraz z temperaturą. Wcześniej uważano, że podczas przechłodzenia woda nieuchronnie zmienia się z czasem w stan stały.

Zobacz również:

Polacy boją się koronawirusa, ale nie chcą się szczepić
Jakich produktów unikać podczas przyjmowania antybiotyków?
Zaskakujące korzyści z jedzenia twarogu
Tagi:
nauka, eksperyment, woda
Standardy społecznościDyskusja
Komentarz przez SputnikKomentarz przez Facebook
  • Komentarz