Věda

Při jaké teplotě zmrzne voda? | Věda

Název tohoto příspěvku se zdá být vhodnou otázkou pro zkoušku přírodovědného předmětu na základní škole, ale odpověď je mnohem komplikovanější, než se na první pohled zdá. Všichni jsme se učili, že voda zamrzá při teplotě 32 stupňů Fahrenheita, 0 stupňů Celsia, 273,15 Kelvina. To však neplatí vždy. Vědci zjistili, že kapalná voda je tak chladná jako -40 stupňů F v oblacích a dokonce v laboratoři ochladila vodu až na -42 stupňů F. Jak nízko mohli jít?

obrázky duchů zachycených na fotoaparátu

Ukázalo se, že je to obtížný problém. Když je kapalná voda ochlazena na -42 stupňů F, krystalizuje na led příliš rychle na to, aby vědci mohli měřit teplotu kapaliny. Emily Moore a Valeria Molinero z University of Utah proto vyvinuly sofistikovanou počítačovou simulaci 32 768 molekul vody (méně molekul, než je možné najít v dešťové kapce), které jim umožní vidět, co se stalo s tepelnou kapacitou, hustotou a stlačitelností vody, jak byla podchlazena a určit, co se stalo, když 4 000 z těchto molekul zamrzlo. Jejich výsledky se objevují v časopise Příroda .



Jak se teplota vody blíží -55 ° F, tvoří molekuly vody čtyřstěny, přičemž každá molekula se volně váže na další čtyři molekuly. Snižuje se hustota vody, zvyšuje se její tepelná kapacita a zvyšuje se stlačitelnost. Změna struktury vody řídí rychlost, jakou se tvoří led, Molinero říká . Ukazujeme, že termodynamika vody i rychlost krystalizace jsou řízeny změnou struktury kapalné vody, která se blíží struktuře ledu. Pod -55 stupňů F mohou stále existovat malé kousky kapalné vody, ale bylo by to jen neuvěřitelně krátkou dobu, říká Molinero.



David Frost rozhovor s Richardem Nixonem

Tento přechlazení vody je možné, protože voda potřebuje malé jádro nebo semeno ledu, aby molekuly vytvořily krystaly, a ve velmi čisté vodě jediným způsobem, jak můžete vytvořit jádro, je spontánní změna struktury kapaliny, říká Molinero. Tato jádra se nevytvoří nebo nevyrostou dostatečně velká, dokud se struktura kapalných molekul vody nepřiblíží struktuře pevného ledu, k čemuž nedojde, dokud voda tak neuvěřitelně nezchladne.

( HT: io9 )





^