Объяснение странных, нелогичных свойств воды
Ученые давно пытались разгадать тайны воды, и исследователи из Стокгольмского университета говорят, что странное поведение воды связано с ее способностью существовать в двух жидких состояниях , причем одновременно.
Ученым давно известно, что вода ведет себя странно.
Другие жидкости, такие как спирт и масло, становятся тяжелее при сжатии. Но вода становится легче — ведь кубики льда плавают в стакане с водой. Другие жидкости уплотняются по мере охлаждения. Но, как ни странно, вода наиболее плотная при температуре около 39 градусов по Фаренгейту или до того, как она замерзнет. Именно благодаря этим чудесным свойствам зимой озера , моря и океаны не промерзают до дна . Иначе жизнь бы на планете давно прекратила свое существование.
Теперь ученые в Швеции узнали, что нелогичное поведение воды связано с ее сверхъестественной способностью существовать в двух жидких состояниях . В статье для журнала Science они объяснили , как сложные датчики помогли им пролить свет на тайны, на разгадку которых исследователи потратили более века.
Они надеются, что их работа сможет в конечном итоге объяснить, как вода помогла зародиться жизни.
«Вода ведет себя очень странно по сравнению с другими жидкостями. Мы должны быть очень благодарны за это. В противном случае нас, вероятно, не было бы», — сказал один из исследователей и профессор химической физики Стокгольмского университета. «Жизнь не могла бы существовать без этих свойств, потому что дно океана замерзло бы во время ледниковых периодов, и на этом все бы закончилось».
Используя рентгеновские лазеры, длиной в милю, исследователи смогли наблюдать молекулы воды в миллисекундных клипах, когда они трансформировались при все более низких температурах.
Важно понимать, что лед замерзает при температуре 32 градуса по Фаренгейту только тогда, когда он содержит примеси. С другой стороны, абсолютно чистая вода может не замерзнуть, несмотря на то что, годами находилась при отрицательных температурах. В 2011 году ученые обнаружили , что вода может оставаться в жидком состоянии до минус 55 градусов по Фаренгейту.
«Большинство людей думают, что вода замерзает при нуле градусов по Цельсию, но это потому, что в ней есть разные примеси»
Команда ученых обнаружила, что вода будет расширяться и сжиматься по мере того, как становится холоднее, чередуя обычную воду и более плотную воду, которая примерно на 20 процентов тяжелее. Характерно, что чередование менее плотных и более плотных состояний усиливается при понижении температуры. Затем, при температуре около минус 47 градусов по Фаренгейту, она достигает отметки 50-50, при которой колебания равны. При более низких температурах колебания снова замедляются, и в конце концов она начинает покрываться льдом, но только сверху.
При этих сверхнизких температурах вода разделяется, как масло и вода в банке. Возможно, что более плотная вода будет похожа на молоко.
Речь идет об атомных связях, составляющих молекулы воды. Молекулы льда имеют больше места в своих атомных структурах, чем молекулы воды. Вот почему они плавают в воде. По мере снижения температуры молекулы чистой воды используют это пространство, чтобы становиться более и менее плотными версиями самих себя.
Парадокс ? : Вода может существовать как две очень разные жидкости одновременно
Находки открывают перед исследователями новый мир, обеспечивая потенциальное происхождение странного поведения воды, которая ранее была известна только в одном из трех состояний: одна жидкость, пар и твердый лед.
Команда ученых сейчас выясняет, как давление может повлиять на два состояния жидкой воды .
Возможность делать новые открытия в такой широко изучаемой теме, как вода, совершенно завораживает и вдохновляет.
Внутри воды спрятаны странности : Вы этого не видите, но в вашей воде много чего неизведанного и неведомого.
И одна из самых необычных особенностей , вода может существовать как две очень разные жидкости одновременно.
Ученые давно размышляли над странными свойствами воды, и исследователи из Швеции только что обнаружили, что при комнатной температуре она может существовать одновременно как две разные жидкости с разной плотностью и молекулярной структурой.
Вода может показаться достаточно простой. Но на самом деле это странное вещество с диковинными химическими свойствами, которые в совокупности делают возможной жизнь на Земле, какой мы ее знаем.
Рассмотрим только одно важнейшее свойство: в отличие от большинства других жидкостей, вода становится менее плотной, когда затвердевает. Это означает, что мировые океаны замерзают только на поверхности, что позволяет жизни развиваться и процветать в обширных жидких океанах Земли, несмотря на бурные и морозные ледниковые периоды.
В общей сложности вода обладает примерно 70 необычными физическими свойствами, включая такие переменные, как температура плавления, плотность и накопление тепла.
Теперь исследователи из Швеции добавили поразительный новый поворот в сложную биографию воды, доказав, что при низких температурах вода фактически существует в виде двух разных жидкостей с различной плотностью и молекулярной структурой.
Вода очень необычная, она ведет себя очень странно, Вода действительно может при очень низких температурах существовать как две разные жидкости.
Исследуя холодную воду с помощью рентгеновских лучей,ученые обнаружили, что при охлаждении до температуры чуть выше точки замерзания вода существует в двух отдельных фазах: одна, в которой молекулы более плотно упакованы, и другая, в которой они расположены более свободно.
Теория утверждает, что вода при комнатной температуре и среднем атмосферном давлении на уровне моря существует в состоянии постоянного потока между двумя различными типами жидкостей, поскольку бесконечно малые объемы колеблются со скоростью, измеряемой пикосекундами (или триллионными долями секунды). .
Если эта точка зрения верна, то стакан воды, стоящий на кухонном столе, можно рассматривать как море воды высокой плотности размером с пинту, содержащее крошечные островки воды низкой плотности, которые появляются и исчезают со скоростью одна триллионная секунды.
Если в конечном итоге это подтвердится, эта необычная двойная природа может помочь объяснить некоторые из наиболее необычных характеристик воды, в том числе высокую способность воды сохранять тепло и тот факт, что вода достигает максимальной плотности при четырех градусах Цельсия.
Новые результаты очень сильно подтверждают картину, согласно которой вода при комнатной температуре не может решить, в какой из двух форм она должна быть, высокой или низкой плотности, что приводит к локальным колебаниям между ними . В двух словах: вода — это не сложная жидкость, а две простые жидкости со сложными отношениями.
Хотя это новое открытие, возможно, не найдет немедленного применения в реальном мире, более глубокое понимание странных свойств воды могло бы помочь привести к более мощной технологии очистки и опреснения, которая однажды могла бы расширить доступ к пресной воде, все более жизненно важному ресурсу, находящемуся под угрозой исчезновения в условиях глобального роста населения и изменения климата.
Нам нужно лучше понимать эти вещи, потому что одной из самых больших проблем для человечества в будущем будет доступ к чистой воде». И чтобы идти дальше, нам нужно иметь фундаментальное представление о воде».