Физикам из Городского университета Нью-Йорка впервые в истории удалось экспериментально получить переохлажденную воду, которая оставалась жидкой при температуре в минус 68 градусов по Цельсию.
Изучение такой сверх охлажденной воды позволило экспериментально доказать, что вода обладает как минимум сразу двумя типами жидкого состояния, у которых при этом наблюдаются различные физические свойства.
Теоретические предположения и реальные опыты
В попытках объяснить некоторые уникальные свойства воды ученые еще более 30 лет назад, используя суперкомпьютеры, выдвинули предположение, что жидкая вода по крайней мере может существовать в двух состояниях.
И на протяжении многих лет данная теоретическая выкладка была неразрешимой задачей для физиков и химиков по всему миру.
И большая часть исследователей придерживались точки зрения, что у воды всего одно жидкое состояние. Но мнения ученых стали меняться после того, как было установлено, что некоторые физические и химические свойства молекул напрямую зависят от того, в какую сторону развернуты спины атомов водорода.
А первые опыты с так называемой переохлажденной водой показали, что, вероятнее всего, у жидкой воды есть по крайней мере два фазовых состояния с повышенной и пониженной плотностью.
Но так как отделить друг от друга такую воду было крайне сложно, то споры о реальности такого утверждения и самой теории возникали постоянно. Но так было до нового эксперимента американских ученых.
Реальный эксперимент и открытие новых форм воды
Как пояснил профессор Джовам Баттиста, главная трудность практического опыта была в том, что, согласно теории, вода будет находиться в четко различимых фазовых формах только при температуре порядка -60 градусов по Цельсию.
А в обычных экспериментах воду можно сохранить в жидком состоянии при температуре не ниже -48 градусов по Цельсию. И то если из жидкости полностью удалить все примеси и охлаждать крайне быстро.
Ученым удалось решить эту проблему довольно оригинальным образом. Они не стали охлаждать воду, а решили разогреть аморфный лед повышенной плотности, используя специальный алгоритм и сверхмощный инфракрасный лазер.
Так вот лазер производил настолько короткие вспышки света, что плотность образца воды оставалась неизменной при таянии льда, и именно этот факт впервые в истории позволил ученым наблюдать в реальности как образуется вода повышенной плотности и проследить как она трансформируется в другое фазовое состояние – воду легкой плотности.
Проведенные наблюдения позволили подтвердить теорию о том, что вода может разделяться на два типа жидкости, при этом плотная версия воды была минимум на 20% тяжелее, чем ее легкая версия.
Так же проведенные дополнительные расчеты показали, что при определенных условиях эти два фазовых состояния жидкой переохлажденной воды не будут смешиваться, а взаимодействовать они будут примерно так же как обычная вода и растительное масло.
Ученые продолжают свою серию экспериментов с переохлажденной жидкой водой, а каковы будут новые открытия, пока не известно. Если вам понравился материал, то ставим палец вверх и обязательно подписываемся. Спасибо за ваше внимание!
