Jak działa przechłodzenie wody?
Woda wrze w temperaturze 100 stopni Celsjusza, a zamarza w temperaturze 0 stopni Celsjusza. Taka jest zasada, są jednak od niej odstępstwa takie jak przechłodzenie - w określonych warunkach można bowiem wodę schłodzić poniżej zera stopni bez doprowadzenia do jej zamarzania. Teraz amerykańscy naukowcy wiedza dokładnie czemu tak się dzieje.
Woda wrze w temperaturze 100 stopni Celsjusza, a zamarza w temperaturze 0 stopni Celsjusza. Taka jest zasada, są jednak od niej odstępstwa takie jak przechłodzenie - w określonych warunkach można bowiem wodę schłodzić poniżej zera stopni bez doprowadzenia do jej zamarzania. Teraz amerykańscy naukowcy wiedza dokładnie czemu tak się dzieje.
Wodę przechłodzić można w odpowiednich warunkach uniemożliwiających zajście procesu krystalizacji, który wymaga istnienia tzw. zarodków krystalizacji - punktów, od których cały ten proces się rozpoczyna. Zazwyczaj za punkty takie służą unoszące się w wodzie drobinki ciał stałych lub też pojawiają się one przy drganiach mechanicznych, dlatego też aby przechłodzić wodę musi być ona bardzo czysta i musi znajdować się w idealnie gładkim, bardzo stabilnie ustawionym naczyniu. Ewentualnie można też schłodzić ją bardzo szybko - tak, że proces krystalizacji po prostu nie zdąży nastąpić.
Z kolei aby przerwać ten stan należy przechłodzoną wodę wzburzyć, a wyglądać to może naprawdę magicznie - tak jakby się wylewało z naczynia lód:
Badacze ze SLAC National Accelerator Laboratory postanowili sprawdzić ostatnio jakie dokładnie mechanizmy stoją za tym zjawiskiem, a więc schłodzili oni wodę do temperatury -46 stopni Celsjusza, a następnie korzystając z urządzenia Linac Coherent Light Source X-Ray Laser dokładnie się jej przyjrzeli na poziomie molekularnym.
Dostrzegli oni coś dziwnego - okazało się, że woda na poziomie cząsteczkowym potrafi się bowiem "pocić". Niektóre z jej cząsteczek bardzo gwałtownie wyparowują zabierając duże ilości ciepła i tym samym przechładzając pozostałe cząsteczki.
A to nie koniec - naukowcy chcą bowiem osiągać jeszcze niższe temperatury i sprawdzić co się dzieje gdy przechłodzona woda zostaje schłodzona jeszcze bardziej tworząc przejrzyste, niekrystaliczne ciało stałe. Tym samym chcą oni lepiej zrozumieć jak zachowuje się ten najważniejszy dla życia płyn w każdym ze stanów, co pozwolić ma z kolei na lepsze zrozumienie klimatu na Ziemi.
Źródło:
