Вода при минус 68° С
rodline — 25.08.2023
Получена переохлажденная вода, которая не замерзает при
температуре –68 °С. Ее изучение позволило доказать, что вода на
самом деле состоит как минимум из двух разных типов жидкости,
обладающих разными физическими свойствами.Переходы жидкость-жидкость под давлением.
Теоретическое моделирование предполагает, что сильно переохлажденная вода претерпевает переход между формами высокой и низкой плотности, но этот переход трудно изучить экспериментально, поскольку он происходит в условиях, при которых кристаллизация льда происходит чрезвычайно быстро. Ким и др. объединили рентгеновские лазеры для быстрого определения структуры с инфракрасными фемтосекундными импульсами для быстрого нагрева аморфных слоев льда, образовавшихся при температуре около 200 кельвинов. В процессе нагрева была получена жидкая вода высокой плотности при повышенных давлениях. По мере расширения и сжатия слоя появлялись жидкие домены низкой плотности, которые увеличивались во временных масштабах от 20 наносекунд до 3 микросекунд, что было намного быстрее, чем конкурирующая кристаллизация льда.
Получены образцы переохлажденной жидкой воды под давлением путем изохорного нагрева аморфного льда высокой плотности до температуры 205 ± 10 кельвинов с использованием инфракрасного фемтосекундного лазера. Поскольку плотность образца сохраняется во время сверхбыстрого нагрева, мы могли оценить начальное внутреннее давление от 2,5 до 3,5 килобар в жидкой фазе высокой плотности. После нагревания образец быстро расширился, и мы зафиксировали результирующий процесс декомпрессии с помощью фемтосекундных импульсов рентгеновского лазера с различным временем задержки накачки-зондирования. Произошло прерывистое структурное изменение, при котором появились жидкие домены низкой плотности, которые росли во временных масштабах от 20 наносекунд до 3 микросекунд, тогда как кристаллизация происходит во временных масштабах от 3 до 50 микросекунд. Динамика двух процессов, разделенных более чем на порядок величины, подтверждает переход жидкость-жидкость в объемной переохлажденной воде.
"Пытаясь объяснить некоторые аномальные свойства воды при помощи расчетов на суперкомпьютерах, теоретики еще 30 лет назад предположили, что жидкая вода может существовать в двух разных состояниях. Эта противоречивая гипотеза была одним из самых важных вопросов в химии и физике воды, который не удавалось долго решить", – рассказал один из авторов исследования, профессор Городского университета Нью-Йорка (США) Николас Джовамбаттиста.
Долгое время ученые считали, что у воды есть лишь одно жидкое состояние. Эти представления начали меняться на рубеже веков, когда ученые обнаружили, что пространственная структура и некоторые физические свойства молекул воды зависят от того, в какую стороны "повернуты спины атомов водорода", а также раскрыли различия в химических свойствах двух подобных пространственных форм молекул воды, параводы и ортводы.
Аналогичным образом ученые при проведении экспериментов с водой, охлажденной до сверхнизких температур, предположили, что вода может существовать в жидком виде в двух разных формах, фазовых состояниях, обладающих сравнительно низкой и высокой плотностью. Трудности с их отделением друг от друга породили массу споров о том, существуют ли эти состояния в реальности или только в теории.
Скрытое многообразие форм воды
Эти проблемы, как объясняет профессор Джовамбаттиста, связаны с тем, что теория предсказывает, что вода будет находиться в двух четко отделимых фазовых формах только при сверхнизких температурах (около –60 °С), при которых она находится в так называемом переохлажденном виде.
Как правило, воду можно удерживать в жидком состоянии при температурах, не превышающих –48 °С, если удалить из нее все примеси и охлаждать ее очень быстро. В теории вода может оставаться жидкостью и при более низких температурах, составляющих около минус 70 градусов Цельсия, однако добиться этого крайне сложно.
Американские физики решили эту проблему, не охлаждая воду, а особым образом нагревая аморфный лед высокой плотности при помощи инфракрасного лазера, способного вырабатывать очень мощные, но при этом сверхкороткие импульсы теплового излучения.
Данные вспышки света были настолько непродолжительными, что плотность образца воды не менялась при таянии льда, что впервые позволило ученым увидеть то, как формируется вода высокой плотности и проследить за ее превращением - фазовым переходом - в воду легкой плотности, подсвечивая растаявший лед при помощи рентгеновского лазера.
Эти наблюдения подтвердили, что оба типа жидкостей обладают разными свойствами, а также показали, что плотная вода была примерно на 20% тяжелее, чем ее легкая разновидность. При определенных условиях, как показывают расчеты Джовамбаттисты и его коллег, обе формы переохлажденной воды не будут смешиваться друг с другом. Иными словами они будут взаимодействовать примерно так же, как обычная вода и масло, формирующие два четких слоя, если их налить в один и тот же сосуд.
"Пока не понятно, как присутствие двух типов воды будет влиять на поведение различных растворов и реакций между ними, в том числе и внутри живых организмов. Это толкает нас на проведение новых экспериментов с этими фазовыми состояниями жидкой воды", - подытожил профессор.
Статью с описанием исследования опубликовал научный журнал Science.
Также получена стабильная вода при минус 83°С
Сохранено
|
|
</> |
Вода при минус 68° С
Оставить комментарий
Популярные посты:
Почему стоит выбрать 1С Фреш для своего бизнеса: основные преимущества 
Сто шестьдесят пятый фотозабег в сообществе 30 Day Photo 
"Банк первый начал": Грабитель в Екатеринбурге внезапно получил волну народной 
посмотрел: "Фальшивая нота", the act 
Ценные вещи 
Я просто позвонил, чтобы сказать, что 
Борис Мышлявцев. Распад Китая: угрозы и возможности (2) 
Дела космические 
The Company / Under Cover (1991) - Как Берия пытался свалить Горбачева и убить Предыдущие записи блогера :
Архив записей в блогах:
Посмотрел последнюю, 8 серию Слово пацана, просто потерял время. Никакая. Вообще впечатление от сериала - сплошное разочарование. Ладно, пойду посмотрю 6 серию 5 сезона Фарго, думаю тут будет интереснее и веселее. А пока посмотрел, как оправдывается Киркоров, жалкий он конечно ...
Есть такая проблема TimeCapsule раздает wifi. Все устройства подключаються к ней. Она подключена к провайдеру. Все работало идеально. Но вчера появилась ошибка - двойной NAT. Что пробовал уже Airport utility рекомендует переключиться в режим моста. Пробовал - не работает инет все также. ...
в смысле противопоставления "права на отделение" и сталинской "культурной автономии".. А вот было совершенно равномерное русское пространство, в котором деревня херячилась на деревню, а рязанские князья мочили владимирских.. ВМЕСТЕ с удачно подвернувшимися татарами.. А новгородские ...
1) Такого количества радужных флагов я даже в Голландии не видела! Там это как-то скромнее, а в Провинстауне - все напоказ, все ярко и очень по-коммерчески. Соответствующая символика и флаги - на каждом втором здании. Ходят парочки, демонстративно держась за руки и вызывающе погляды ...
была я в пятницу в ЖК на узи, и чудесная моя узистка так вежливо меня спрашивает после пяти минут смотрения на экран: ой, говорит, а у вас кто в семье крупный? папа, да? я говорю: у нас в семье крупная я!) не, ну а че стесняться? видно же все мои 83 кг :) так вот оказалось что на 23 ...
