Επιστήμη

Σε τι θερμοκρασία παγώνει το νερό; | Επιστήμη

Ο τίτλος αυτής της ανάρτησης θα ήταν μια κατάλληλη ερώτηση για εξετάσεις δημοτικών σχολείων, αλλά η απάντηση είναι πολύ πιο περίπλοκη από ό, τι εμφανίζεται για πρώτη φορά. Όλοι έχουμε μάθει ότι το νερό παγώνει στους 32 βαθμούς Φαρενάιτ, 0 βαθμούς Κελσίου, 273,15 Κέλβιν. Αυτό όμως δεν συμβαίνει πάντα. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το υγρό νερό ήταν τόσο κρύο όσο -40 βαθμούς F στα σύννεφα και ακόμη και το κρύο νερό στους -42 βαθμούς F στο εργαστήριο. Πόσο χαμηλά θα μπορούσαν να πάνε;

η Έλεν Κέλερ πέταξε έξω από ένα κτίριο

Αυτό αποδεικνύεται ότι είναι ένα δύσκολο πρόβλημα να απαντήσετε. Όταν το υγρό νερό ψύχεται κάτω από τους -42 βαθμούς F, κρυσταλλώνεται πάγο πολύ γρήγορα για τους επιστήμονες να μετρήσουν τη θερμοκρασία του υγρού. Έτσι, η Emily Moore και η Valeria Molinero του Πανεπιστημίου της Γιούτα ανέπτυξαν μια εξελιγμένη προσομοίωση υπολογιστή με 32.768 μόρια νερού (λιγότερα μόρια από αυτά που μπορούν να βρεθούν σε μια σταγόνα βροχής) που τους άφησαν να δουν τι συνέβη με τη θερμική ικανότητα, την πυκνότητα και τη συμπιεσιμότητα του νερού καθώς υπερψύχθηκε και προσδιορίστε τι συνέβη καθώς 4.000 από αυτά τα μόρια πάγωσαν. Τα αποτελέσματά τους εμφανίζονται στο περιοδικό Φύση .

Καθώς η θερμοκρασία του νερού πλησιάζει τους -55 βαθμούς F, τα μόρια του νερού σχηματίζουν τετράεδρονα, με κάθε μόριο να χαλαρώνει χαλαρά με τέσσερα άλλα μόρια. Η πυκνότητα του νερού μειώνεται, η θερμική του ικανότητα αυξάνεται και η συμπιεστότητά του αυξάνεται. Η αλλαγή στη δομή του νερού ελέγχει τον ρυθμό με τον οποίο σχηματίζεται ο πάγος, Molinero λέει . Δείχνουμε ότι τόσο η θερμοδυναμική του νερού όσο και ο ρυθμός κρυστάλλωσης ελέγχονται από την αλλαγή στη δομή του υγρού νερού που πλησιάζει τη δομή του πάγου. Κάτω από -55 βαθμούς F, μπορεί να υπάρχουν ακόμη μικρά κομμάτια υγρού νερού, αλλά θα το έκανε μόνο για απίστευτα μικρό χρονικό διάστημα, λέει ο Molinero.





είναι το ίδιο πράγμα στη Βρετανία και στην Αγγλία

Αυτό υπέρψυξη του νερού είναι εφικτό επειδή το νερό χρειάζεται έναν μικρό πυρήνα ή έναν σπόρο πάγου για να σχηματίσουν τα μόρια κρύσταλλα και σε πολύ καθαρό νερό ο μόνος τρόπος για να σχηματίσετε έναν πυρήνα είναι να αλλάξετε αυθόρμητα τη δομή του υγρού, λέει ο Molinero. Αυτοί οι πυρήνες δεν θα σχηματιστούν ούτε θα αναπτυχθούν αρκετά έως ότου η δομή των μορίων υγρού νερού πλησιάσει εκείνη του στερεού πάγου, κάτι που δεν συμβαίνει μέχρι το νερό να γίνει τόσο απίστευτα κρύο.

( HT: io9 )







^