Ученые наконец-то разгадали одну из самых больших загадок воды
Фото: pixabay
Как пишет Scitechdaily, речь идет о критической точке, которая возникает при глубоком переохлаждении воды, примерно до -63 °C и 1000 атмосфер.
Большинство материалов становятся плотнее при охлаждении. Следуя этой логике, вода должна быть наиболее плотной в точке замерзания. Однако повседневные наблюдения показывают обратное.
Лед плавает, а значит, он менее плотный, чем жидкая вода. Фактически вода достигает своей максимальной плотности при 4 градусах Цельсия, поэтому она тонет подо льдом в стакане или в природных водоемах. При охлаждении ниже 4 градусов вода снова начинает расширяться.
Если чистую воду охладить еще ниже 0 градусов без замерзания (процесс, возможный при медленной кристаллизации), это расширение продолжается и даже ускоряется по мере снижения температуры. Другие свойства, включая сжимаемость и теплоемкость, также становятся все более необычными по мере охлаждения воды.
Для исследования этих загадок ученые использовали сверхбыстрые рентгеновские импульсы на установках в Южной Корее, что позволило им наблюдать за водой до того, как она замерзнет. Это дало возможность определить критическую точку и подтвердить ее роль в формировании необычного поведения воды.
Вода необычна тем, что может существовать в двух различных жидких состояниях при низкой температуре и высоком давлении. Эти состояния различаются расположением и связями молекул. По мере повышения температуры и падения давления различие между этими двумя жидкими состояниями исчезает, и в критической точке они сливаются в одну фазу.
Эта область крайне нестабильна, вызывая колебания в широком диапазоне температур и давлений, достигающие даже обычных условий. В этом состоянии вода переходит между двумя жидкими структурами, как будто не может остановиться в одной из них.
Именно эти колебания придают воде ее необычные свойства. За критической точкой вода переходит в сверхкритическое состояние, то есть в состояние воды в обычных условиях окружающей среды.
Исследователи также заметили, что динамика системы значительно замедляется по мере приближения к критической точке.
Исследователи, изучающие физику воды, теперь могут прийти к единому мнению относительно модели, согласно которой вода имеет критическую точку в режиме переохлаждения. Следующий этап – выяснить, как эти результаты влияют на значение воды в физических, химических, биологических, геологических и климатических процессах.
Ранее стало известно, почему одна сторона Земли охлаждается быстрее другой.
