Fenomenul imposibil care a fost creat de oamenii de știință. Ce s-a întâmplat cu apa la minus 44 de grade

Majoritatea dintre noi am învățat în școală că apa îngheață la zero grade Celsius sau 32 de grade Fahrenheit. Deși acesta este punctul de îngheț al apei, în anumite condiții, apa lichidă poate fi supraînghețată. Dar poate rămâne încă lichidă. Două grupuri de oameni de știință au descoperit recent noi detalii despre apa supraînghețată. Cercetătorii au demonstrat că ar putea exista încă multe lucruri pe care nu le știm despre această substanță destul de comună.

Apa tocmai a devenit mai ciudată

Știm că picăturile de apă pot exista în mod natural în atmosfera planetei, la temperaturi de până la 35 de grade Celsius negative. Nu este ușor pentru oamenii de știință să măsoare temperatura picăturilor de apă super răcite.

O echipă condusă de Universitatea Goethe din Frankfurt a fost pionierul unei noi tehnici, pentru picături de doar un micrometru. Testul realizat arată că apa lichidă poate exista la -42,55 grade Celsius.

Cercetarea lor a fost publicată în Physical Review Letters în 2018. La această cercetare au contribuit oameni de știință de la instituții din Germania, Italia, Franța și Spania.

Între timp, Universitatea din Stockholm a publicat o altă cercetare revoluționară despre apa super răcită. Oamenii de știință au făcut o nouă descoperire.

La presiune normală și la o temperatură de 44 de grade Celsius negative, apa „poate exista ca două lichide distincte, cu moduri diferite de a lega moleculele de apă”.

Apa super răcită, descoperirea momentului

„Apa nu poate decide în ce formă să fie fără să fluctueze între aceste două forme”, conform comunicatului de presă al universității. Ei au descoperit că multe dintre proprietățile ciudate ale apei „ating un maxim la 44 de grade Celsius negative”.

Apa super răcită poate fi un subiect interesant, dar de ce ar trebui să vă intereseze? Explicația a fost dată de cercetătorii de la Universitatea din Houston:

„Cunoașterea momentului în care apa îngheață și a momentului în care rămâne lichidă la aceste temperaturi scăzute ar putea îmbunătăți înțelegerea formării gheții atmosferice.

Ar putea ajuta cercetătorii să dezvolte modele climatice mai fiabile.”, se spune în studiul american.

Cei mai mulți dintre noi nu se gândesc prea mult la apă, deoarece este atât de omniprezentă și esențială pentru existența noastră. Dar H2O obișnuit este de fapt destul de ciudat.

Nu se comportă ca orice alt lichid. Chiar și modul în care îngheață este ciudat. În timp ce alte lichide își măresc densitatea pe măsură ce se răcesc, apa devine de fapt mai puțin densă pe măsură ce îngheață.

Comportamentul apei a fost destul de bine caracterizat și studiat. Știm, de exemplu, că are tendința de a nuclea, sau de a forma cristale de gheață. Acest fenomen se întâmplă la o varietate de temperaturi.

Testele au arătat că poate rezista uneori la acest proces până la -38 grade Celsius. La o temperatură mai scăzută, și chiar și cele mai încăpățânate molecule de apă se vor lipi împreună sub formă de gheață.

„Temperatura de îngheț ar putea fi semnificativ mai mică”

Cercetătorii de la Universitatea din Huston au împins această temperatură în jos. Au plasat nanodroplete de apă pe o suprafață moale, cum ar fi un gel sau o lipidă.

Apoi au sondat picăturile folosind metrologia rezistenței electrice și spectroscopia în infraroșu pentru a le măsura temperatura pe măsură ce înghețau. Interfața moale dintre suprafață și micile picături părea să joace un rol în suprimarea nucleării gheții.

Acest lucru ar putea fi posibil datorită modului în care interfața generează o presiune mare asupra picăturii. Starea de fapt se datorează ideii că temperatura de îngheț a apei scade pe măsură ce presiunea ambientală crește.

Cel mai pronunțat efect a fost observat într-o picătură de apă cu diametrul de doar 2 nanometri.

„Am descoperit că, dacă o picătură de apă este în contact cu o interfață moale, temperatura de îngheț ar putea fi semnificativ mai mică decât cea a suprafețelor dure.

De asemenea, o picătură de apă de câțiva nanometri ar putea evita înghețarea până la -44 grade Celsius dacă se află în contact cu o interfață moale.”, a fost explicația cercetătorilor, conform publicației Science Alert.

Concluzia cercetărilor

Constatările sunt în bună concordanță cu predicțiile teoriei clasice a nucleării. Această înțelegere contribuie la o mai bună cunoaștere a fenomenelor naturale și la proiectarea rațională a sistemelor anti-îngheț pentru aviație, energie eoliană și infrastructuri și chiar a sistemelor de crioprezervare.

Descoperirile oferă o înțelegere a diferitelor fenomene naturale și oferă o cale pentru proiectarea unor biomimetice antiîngheț superioare sau a unor suprafețe netede infuzate cu lichid, scriu cercetătorii în lucrarea lor.