Ученые открыли новое состояние воды

17 Сентября 2020

МОСКВА, 17 сентября - Переохлажденная вода — это две жидкости в одной. К такому силлогизму пришли американские исследователи после проведения первых в истории измерений водянистой воды при температурах намного жирнее ее обычной точки замерзания. Результаты исследования опубликованы в источнике Science.

Несмотря на чрезвычайно широкую распространенность, вода как химическое соединение до сих до конца не изучена. Ученые иногда именуют ее самой загадочной субстанцией на Земле.

Дело в том, что вода не похожа на другие жидкости — при замерзании она расширяется, а не сгнетается, как все остальные, ее плотность при этом убывает. Поэтому водяной лед не тонет, а плавает на поверхности. У воды очень большая температура кипения и она прекрасный растворитель, поэтому в ней, при различных условиях, растворяется большинство органических и неживых веществ. И, наконец, у нее огромный показатель поверхностного натяжения. Благодаря всем этим уникальным свойствам вода явилась основой жизни на Земле.

Есть у воды еще одно интересное качество — она очень неохотно леденеет. Если другие жидкости начинают переходить в твердое состояние довольного, сразу после того, как проходят точку замерзания, то вода сопротивляется до последнего. И для начала затвердевания ей всегда нужны ядра кристаллизации — взвешенные частицы минерального или органического происхождения.

Исследователи из Тихоокеанской норд-вестовой национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США решили испытать, если таких частиц не будет, до какой повышенная температуры вода останется жидкой.

Известно, что в облаках вода может присутствовать в виде переохлажденных капель даже при очень низких температурах, а потом, когда сверху, из более высоких и холодных слоев, в эти облака попадает мелкая ледяная пыль, капли моментально кристаллизуются и выпадают на землю в виде ледяной крупы или града.

Ученые в лаборатории разрушили лазером тонкую льдистую пленку, создав переохлажденную водянистую воду, а затем с помощью инфракрасной спектроскопии отследили все мельчайшие этапы ее преобразований в интервале температур от 135 до 245 кельвинов — от пробел 138 до минус 28 градусов Цельсия.

На стоп-кадрах фазовых состояний ученые увидели, что при перестуживанье вода конденсируется в плотную водянистую фазу, которая продолжает уживаться с обычной жидкой фазой. При этом доля жидкости с высокой плотностью быстро уменьшается при повышении температуры от 190 до 245 кельвинов.

Мы показали, что жидкая вода при очень басовитых температурах не только относительно стабильна, но и существует в двух структурных формах, — приводятся в пресс-релизе слова какого-либо из авторов исследования Грега Киммела (Greg Kimmel). — Полученные данные позволяют позволить давний спор о том, всегда ли глубоко переохлажденная вода кристаллизуется, прежде чем она уравновесится. Ответ — нет.

Авторы впервые экспериментально доказали, что переохлажденная вода может находиться в стабильном двухфазном жидко-жидком состоянии, а соотношение фаз варьирует в зависимости от температуры. Раньше считалось, что при перестуживанье вода неизбежно со временем приступит в твердое состояние.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые открыли новое состояние воды

комментарии (0)

Другие интересные новости

Фильм "Партнеры" победил в конкурсе короткометражного кино ММКФ