Вода существует только в твердом, жидком или газообразном состоянии, верно? Неправильный! Он может существовать в ряде других состояний и форм, включая такие, о которых вы, возможно, не слышали. Вы бы поверили, что вода может стать горячим льдом или даже порошком? Да, порошкообразная вода — это вещь.
Теперь вы можете подумать: «Как это вообще возможно?» Ну, это зависит от многих вещей. В большинстве случаев основными факторами являются температура и давление. В других случаях происходят странные вещи, когда вода соединяется с каким-то другим веществом.
10. Лед-VII
Лед холодный. Но не лед-VII (он же горячий лед), который на самом деле горячий. Ученые называют обычный лед , который есть у нас на Земле, «льдом I h ». Маленькая буква «h» здесь означает «шестиугольник», поскольку атомы кислорода выстраиваются в форме шестиугольника, когда вода замерзает при нормальном давлении.
Однако лед I h становится льдом-II при увеличении давления. Лед-II становится льдом-III, когда прикладывается еще большее давление, и это продолжается и продолжается, пока не достигнет (или даже не пройдет) льда-VII, где атомы кислорода расположены в кубической форме.
Лед-VII горячий, потому что он формируется только при высокой температуре и давлении. На Земля он теоретически может существовать только глубоко в мантии, где давление достаточно велико, чтобы сжать обычную воду в лед-VII. Однако он не будет образовываться в мантии, потому что высокая температура превратит воду в пар, прежде чем давление сможет превратить ее в лед.
Ученые смогли создать лед-VII в лаборатории. Они также обнаружили его в алмазах, образовавшихся глубоко внутри мантии Земли. Лед образовался из капель воды, попавших в алмазы в то время, когда они формировались в мантии.
9. Сухая вода
Сухая вода — это то, что мы получаем, когда смешиваем природную воду с кремнеземом (с помощью машины). Он выглядит и ведет себя как твердое тело, хотя на 95 процентов состоит из воды. Он состоит из порошкообразных сахароподобных зерен, которые на самом деле представляют собой обычные капли воды, покрытые кремнеземом. Кремнезем предотвращает смешивание воды и превращение ее в жидкость.
Сухая вода была впервые разработана в 1968 году и в то время использовалась в косметике . Все вскоре забыли об этом, пока исследователи из Университета Халла, Великобритания, не изобрели его заново в 2006 году.
Ученые считают, что сухую воду можно использовать для поглощения углекислого газа из атмосферы . Это может сработать, учитывая, что сухая вода поглощает в три раза больше углекислого газа, чем обычная вода. Ученые также рассматривают возможность использования его для хранения и транспортировки вредных химических веществ.
8. Сверхкритическая вода
Вещество достигает сверхкритического состояния, когда его температура и давление становятся настолько высокими, что нет никакой разницы между его жидким и газообразным состояниями. В воде, то есть после газа. Итак, вода: твердая, жидкая, газообразная и сверхкритическая — именно в таком порядке. Вода в этот момент существует в виде странного пара, который на самом деле не является газом.
Вода достигает своего сверхкритического состояния при 373 градусах Цельсия (703 °F) и давлении 220 бар. В таком состоянии его нельзя сжать обратно в жидкость. Сверхкритическая вода (как и другие сверхкритические жидкости) может просачиваться через твердое тело, как газ, но все же может растворять другие вещества, как жидкость.
7. Плазменная вода
Gliese 1214 b — странная планета . Он в шесть раз больше Земли и заполнен водой, в том числе плазменной водой. То есть вода, существующая в плазменном состоянии.
Материя в плазменном состоянии немного похожа на газ. Он имеет низкую плотность и не имеет определенной формы или объема — точно так же, как газ. Однако, в отличие от газа, атомы материи лишены своих электронов, и положительно заряженные ядра свободно перемещаются. Вот почему некоторые ученые считают плазму электрически заряженной версией газа.
Назад в Глизе 1214 г. до н.э. Планета находится так близко к своей звезда , что год длится всего 38 часов. Земля находится в 70 раз дальше от нашего Солнца для сравнения. Дневная температура на Gliese 1214 b может достигать 282 градусов по Цельсию (540 ° F), что слишком жарко, чтобы выжить почти что угодно.
Близость Gliese 1214 b к своей звезде является причиной того, что там может существовать вода в виде плазмы. Чрезвычайно высокая температура звезды и высокое давление планеты заставляют воду нагреваться и сжиматься настолько, что она превращается в плазму. Плазменная вода считается одной из сверхкритических форм воды, о которых мы упоминали ранее.
6. Тройная точка воды
Тройная точка вещества определяется как условия, при которых твердое, жидкое и газообразное состояния вещества могут существовать в термодинамическом равновесии. Это может произойти только тогда, когда это вещество достигает определенной температуры и давления. Для воды эта температура и давление составляют 273,16 градуса Кельвина (0,01 ° C, 32,02 ° F) и 611,66 паскаля (6,1166 мбар, 0,0060366 атм) соответственно.
Тройная точка воды используется для определения температуры в градусах Кельвина, калибровки термометров и установления тройной точки других веществ. Воду в ее тройной точке можно превратить в твердое, жидкое или газообразное состояние, просто соответствующим образом отрегулировав ее давление и температуру.
5. Суперионный лед
Суперионный лед, или лед-XVIII, — это еще одна форма льда, образовавшаяся в результате резкого повышения температуры и давления. Он горячий, черный, плотный и ведет себя как металл. Сплошной куб льда-XVIII в четыре раза тяжелее аналогичного твердого куба обычного льда. Некоторые ученые считают, что лед-XVIII может быть самой распространенной формой воды во Вселенной , существующей на планетах-«ледяных гигантах», таких как Уран и Нептун.
Интересно, что ученые подтвердили существование льда-XVIII только в 2019 году, хотя это было предсказано еще в 1988 году. В том же году группа ученых обнаружила, что вода будет вести себя как металл, если ее температура и давление станут достаточно высокими. Лед-XVIII образуется только при температуре в тысячи градусов и давлении в миллионы атмосфер.
Ученые подтвердили лед-XVIII в эксперименте, в котором они использовали мощные лазеры для создания ударных волн, которые быстро повышали температуру и давление капли воды . Ученые заметили, что молекулы водорода и кислорода в воде мгновенно разделились, когда вода превратилась в кристаллический лед.
Молекулы кислорода образовывали застывшие твердые структуры, называемые кубическими решетками, а атомы водорода, подобно жидкости, обтекали затвердевший кислород. Некоторые ученые говорят, что этот так называемый «лед» нельзя считать водой, потому что молекулы водорода и кислорода разделились. Они говорят, что молекулы водорода и кислорода должны быть вместе, чтобы его можно было считать водой.
4. Аэроайс
Aeroice — самая легкая версия льда. Он был «обнаружен» в симуляции в 2017 году исследователями из Университета Окаяма в Японии во время эксперимента, чтобы понять, как вода превращается в лед. Исследовательская группа создала лед, когда пыталась выяснить, что происходит, когда вода замерзает в отсутствие давления.
Другие фазы льда, о которых мы упоминали до сих пор, были созданы после того, как на воду было оказано экстремальное давление. В этой симуляции рассматривалось отрицательное давление.
Ученые « создали» аэролед, извлекая два атома кислорода из диоксида кремния (или кремнезема), оставив после себя только кремний. Затем они заменили атом кремния атомом кислорода, прежде чем ввести два атома водорода для создания льда. Это открытие может иметь значение для того, как вода ведет себя в нанотрубках, нанопорах или других частях космоса.
3. Аморфный лед
Аморфный лед создается путем быстрого охлаждения жидкой воды , так что молекулы не успевают образовать кристаллическую решетку. Не имея упорядоченной кристаллической структуры обычного льда, аморфный лед обычно считается стеклом, поскольку это жидкость, движение которой просто безумно медленное. Аморфный лед не распространен на Земле, но считается самой распространенной формой воды во Вселенной.
Исследование 2017 года , включающее компьютерное моделирование аморфного льда, показало, что стекла могут представлять состояние где-то между кристаллическим и жидким. Смоделированный аморфный лед демонстрировал неупорядоченную сверходнородность, в которой порядок существует на больших пространственных расстояниях, но отсутствует на коротких расстояниях.
2. Горящий лед
Гидраты метана — это своего рода лед, который действительно может гореть, так как вы можете поджечь его, как лист бумаги. Рассматриваемый лед содержит метан. Он естественным образом образуется на определенных глубинах океана , в вечной мерзлоте и даже в нефте- и газопроводах, где может вызвать закупорку. Это последнее, как это было обнаружено еще в 1930-х годах.
Горящий лед начинается как сжатый и застывший метан. Замерзший метан вскоре покрывается льдом, образуя горящий лед. Ученые считают лед возможным источником топлива, учитывая, что он содержит много метана. Кубометр горящего льда может выделить 160 кубометров метана. Он также чище, чем уголь.
К сожалению, многие страны не могут заменить свой уголь горящим льдом, потому что его трудно добывать под водой. Он также становится нестабильным, когда его выносят на поверхность. Ученые говорят, что горящий лед может действовать и наоборот и усугублять изменение климата . Это произойдет, когда вечная мерзлота, содержащая гидрат метана, растает и выпустит метан в атмосферу.
1. Квантовая вода
В 2016 году ученые Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США создали новое квантовое состояние воды. Они сделали открытие, «втиснув» молекулы воды между шестиугольными кристаллами берилла.
Массивное сжатие увеличило давление настолько, что атомы молекул воды сместились, и в этот момент вода перестала подчиняться ряду физических законов. Молекулы смогли пройти через барьеры на атомном уровне, поведение, которое объясняется квантовой механикой и называется «туннелированием».
Такое поведение происходит только тогда, когда вещество находится в квантовом состоянии. Ученые считают, что вода часто переходит в квантовый режим, чтобы путешествовать через очень узкие пространства в камнях, почве и даже стенках живых клеток.
Понравилась статья ? Ставь лайк 👍, подпишись на канал 😊
#топ #топ 10 #топ фильмов #топ книг #десятка #лучшие #в десятку #сборка #вода #состояние воды