Fizika proučavao svojstva tekućoj vodi pri niskim temperaturama

Video: U Yakutia otkrio mamut tekuće krvi (Vijesti)

Istraživači su odavno poznato da voda može ostati u tekućem stanju i na vrlo niskim temperaturama. Međutim, za proučavanje pojedinosti njegove strukture i svojstva u takvom stanju ne bi bilo moguće.

Sada znanstvenici iz SLAC National Accelerator Laboratory provedeno prvo promatranje za strukturu tekuće vode na temperaturama do minus 46 stupnjeva Celzija. Provesti fizika eksperimenata koristi linearnu ubrzivač, izvor koherentnog zračenja X-zrakama i lasera.

Postojanje takve državne voda je moguće u tzv neutralne zone ("bez mušku zemljište"), Tj u temperaturnom području od minus 42 do minus 172 stupnjeva Celzija.

"Glavni tekućina bez koje je život nemoguć, ima mnogo čudnih svojstva u usporedbi s drugim tvarima. Sada, zahvaljujući našim novim objektima, bili smo u mogućnosti pogledati u medij koji je otkrio jedinstvene karakteristike vode prirode", - kaže studije glavni autor Anders Nilsson (Anders Nilsson).

Unatoč jednostavnom molekularne strukture, voda ima masu od neobičnih svojstava. Na primjer, u čvrstom stanju, kao što je ledena voda ima manju gustoću nego što tekućina. To je u stanju apsorbirati veliku količinu topline koja se kreće na velike udaljenosti s oceanske struje, a pogotovo raspodjela gustoće cijelom volumenu štiti oceane i jezera potpunog zamrzavanja površine prema dnu.

Rendgenski laser, suočen s kapi vode, u zastupljenosti umjetnika (Vector Greg Stewart / SLAC).

Još više iznenađuje svojstva vode dobiva kada se čisti i hladi na vrlo niskim temperaturama. Kada voda je vrlo čist i nema nečistoća koje doprinose kristalizacije (tj leda), on se može ostaviti u tekućem obliku i pri vrlo niskim temperaturama.

Već desetljećima, znanstvenici su pokušali da bolje razumiju što se događa s molekulama vode na temperaturama ispod minus 42 stupnjeva Celzija, ali prvo su se morali osloniti samo na teoretskim proračunima i računalno modeliranje.

Nilsson i suradnici koristi laser rendgenskih impulsa quadrillionth djelić sekunde za proizvodnju jasne slike prikazuju detaljne molekularnu strukturu tekuće vode u neutralnom području.

Istraživanje je pokazalo da se struktura trajno transformirana kada uđe u neutralnoj zoni i na dalje ohladi strukturne promjene događaju mnogo brže nego što se predviđalo od teorijskog modela. Utvrđeno je da se ide na piramide (H2O molekule koja se nalazi na vrhovima) hlađenje na -46 stupnjeva molekula vode. Prethodne studije koje nije bilo dopušteno vidjeti.

Nakon hlađenja čistih molekula vode skupiti u piramidi (Vector Greg Stewart / SLAC).

Video: Halle - metal koji se topi u ruci

Za eksperimentalnu fiziku prisiljeni sitne kapljice vode premjestiti neprekidan tok u vakuumskoj komori. Kada premjestite ove kapi u smjeru laserske zrake, neki od njih vrlo brzo ispari, a preostala tekućina se dalje hladi. Podešavanjem udaljenosti koje je trebalo svladati kapi prije susreta s laserskim impulsima, istraživači su postigli željenu temperaturu tekućine.

U priopćenju se objašnjava da će u budućnosti, tim se nada da će postići Nilsson još niže temperature pri kojoj voda pretvara u staklastom nije kristalne građe. Znanstvenici također planiraju utvrditi točnu temperaturu na kojoj neobična svojstva vode doseže svoj vrhunac.

Ova studija je od velike važnosti ne samo za fundamentalne fizike, ali i za proučavanje klime, jer je neutralna zona nalazi se u gornjim slojevima atmosfere i procesa koji se odvijaju u to utjecati na globalnu klimu.

Članak s rezultatima studije objavljene u časopisu Nature.

Video: Trenutak smrzavanja vode