Fizică a studiat proprietățile apei lichide la temperaturi scăzute

Video: În Yakutia a descoperit sânge lichid mamut (știri)

Cercetătorii au fost mult timp cunoscut faptul ca apa poate să rămână în stare lichidă și la temperaturi foarte scăzute. Cu toate acestea, pentru a studia detaliile structurii sale și proprietățile în această stare nu au fost posibile.

Acum, oamenii de stiinta de la SLAC National Accelerator Laboratory a efectuat prima observație pentru structura de apă lichidă la temperaturi de până la minus 46 de grade Celsius. Pentru a efectua experimente de fizica a folosit un accelerator liniar, o sursă de radiație coerentă și cu laser cu raze X.

Existența unui astfel de apa de stat este posibilă în zona neutră așa-numitul ("teren no-man`s"), Adica in domeniul de temperatura de minus 42 la minus 172 de grade Celsius.

"lichid principal fără de care viața este imposibilă, are proprietăți mult mai ciudate în comparație cu alte substanțe. Acum, datorită noilor noastre facilități, am fost capabili să se uite în mediu, care a relevat proprietățile unice ale naturii apei", - spune autorul principal al studiului lui Anders Nilsson (Anders Nilsson).

In ciuda structurii moleculare simplu, apa are o masă de proprietăți neobișnuite. De exemplu, în stare solidă, care este în curs de gheata, apa are o densitate mai mică decât a fi fluid. Acesta este capabil să absoarbă o cantitate mare de căldură, care se deplasează pe distanțe lungi, cu curenți oceanici, și în special distribuția densității în întregul volum protejează oceanele și lacurile de congelare completă a suprafeței la partea de jos.

Laserul cu raze X, care se confruntă cu picăturile de apă, în reprezentarea artistului (Vector Greg Stewart / SLAC).

Chiar și proprietăți mai surprinzătoare de apă devine atunci când acesta este curățat și răcit la temperaturi foarte scăzute. Când apa este foarte curat și nu are impurități care ar putea contribui la cristalizarea (adică formarea de gheață), poate rămâne în formă lichidă chiar și la temperaturi foarte scăzute.

Timp de decenii, oamenii de știință au încercat să înțeleagă mai bine ceea ce se întâmplă cu moleculele de apă la temperaturi sub minus 42 de grade Celsius, dar mai întâi a trebuit să se bazeze numai pe calcule teoretice și modelare pe calculator.

Nilsson si colegii folosit un laser impulsuri ray quadrillionth o fracțiune de secundă pentru a produce imagini clare arată structura moleculară detaliată a apei lichide în zona neutră.

Studiul a arătat că structura transformată definitiv atunci când intră în zona neutră, iar după răcirea în continuare schimbările structurale apar mult mai rapid decât prezis de modelul teoretic. Sa constatat că merge la piramida (molecula H2O situat la nodurile) răcirea la -46 grade moleculele de apă. Studii anterioare care nu au fost permis să vadă.

La răcire molecule de apă pură se adună în piramida (Vector Greg Stewart / SLAC).

Video: Halle - un metal care se topește în mână

Pentru fizica experimentala fortata mici picaturi de apa muta un flux constant în camera de vid. Când mutați aceste picături în direcția razei laser, unele dintre ele se evaporă rapid și lichidul rămas este răcit în continuare. Prin reglarea distanței care a trebuit să fie depășite picături înainte de întâlnirea cu impulsuri laser, cercetatorii au atins temperatura dorită a lichidului.

Comunicatul de presă explică faptul că, în viitor, echipa speră să atingă temperaturi mai scăzute Nilsson la care apa se transforma intr-un material non-cristalin sticlos. Oamenii de știință intenționează de asemenea să determine temperatura exactă la care proprietățile neobișnuite ale apei atinge apogeul.

Acest studiu este de o mare importanță nu numai pentru fizica fundamentală, dar, de asemenea, pentru studiul climei, deoarece zona neutră se găsește în straturile superioare ale atmosferei și procesele care au loc în ea afectează clima globală.

Articolul cu rezultatele studiului publicat in revista Nature.

Video: apă de congelare instantanee