Разгадана тайна переохлажденной воды

При какой температуре вода должна замерзать? Оказывается, не обязательно при температуре ниже нуля по Цельсию.

Вода, как заявили ученые, вполне может существовать в виде жидкости и при минусовой температуре.

Как известно, основой для формирования льда служит какая-нибудь частица или кристалл, который становится ядром, и вокруг которого формируются другие кристаллы. Однако в очень чистой воде, даже без микроскопических примесей, лед формируется с большим трудом из-за необычной термодинамики H2O.

До сих пор переохлажденная вода могла достигать температурных значений вплоть до 41 градуса ниже нуля по Цельсию, хотя ученые долгое время подозревали, что температура, при которой вода точно должна замерзнуть, должна быть несколько ниже.

Ученые не могли узнать точнее, поскольку лед при этой температуре формируется столь быстро, что трудно произвести точные измерения свойств жидкости.

Химики Валерия Молинеро и Эмили Мур из университета Юты с помощью компьютерной модели спрогнозировали поведение переохлажденной воды на микроскопическом уровне.

Программа показала, что произойдет во время охлаждения с 32768 молекулами воды с точки зрения плотности и сжимаемости. Спустя тысячи компьютерных часов был получен ответ: температура, при которой даже самая чистая вода абсолютно точно замерзает, равняется 48 градусам ниже нуля по Цельсию. Как только температура воды приближается к этой отметке, ее плотность падает, и, следовательно, становится легче ее сжать и изменить структуру.

В итоге каждая молекула легко соединяется с четырьмя другими, чтобы сформировать четырехгранник или форму, подобную пирамиде.

Исследователи назвали эту форму как «промежуточный лед», который находится на полпути между структурами жидкости и льда.

Результаты исследования опубликованы в издании Nature.

Исследование поможет понять, сколько воды находится в разных соях атмосферы в жидком и кристаллическом состоянии. «Это важно для составления глобальных климатических прогнозов, включая прогноз погоды для целых областей и регионов», заключил Молинеро.

24.11.2011