Tämän viestin otsikko tuntuisi tarkoituksenmukaiselta kysymykseltä ala-asteen luonnontieteiden tenttiin, mutta vastaus on paljon monimutkaisempi kuin aluksi näyttää. Meille kaikille on opetettu, että vesi jäätyy 32 asteessa Fahrenheit, 0 astetta, 273, 15 Kelvin. Näin ei kuitenkaan aina ole. Tutkijat ovat löytäneet nestemäisen veden niin kylmäksi kuin -40 astetta F pilvistä ja jopa jäähtyneet vedestä -42 asteeseen F laboratoriossa. Kuinka alhaiseksi he voivat mennä?
Se osoittautuu hankalaksi ongelmaksi vastata. Kun nestemäinen vesi jäähdytetään alle -42 astetta F, se kiteytyy jääksi liian nopeasti, jotta tutkijat voivat mitata nesteen lämpötilan. Joten Emily Moore ja Valeria Molinero Utahin yliopistosta kehittivät hienostuneen tietokoneimulaation 32 768 vesimolekyylistä (vähemmän molekyylejä kuin sadepisaralla löytyy), joiden avulla he näkevät mitä tapahtui veden lämpökapasiteetille, tiheydelle ja kokoonpuristuvuudelle, kun se jäähdytettiin ja selvitä, mitä tapahtui, kun 4000 näistä molekyyleistä jäätyi. Niiden tulokset ilmestyvät Nature- lehdessä.
Kun veden lämpötila lähestyy -55 astetta F, vesimolekyylit muodostavat tetraedreja, jolloin jokainen molekyyli sitoutuu löysästi neljään muuhun molekyyliin. Veden tiheys vähenee, sen lämpökapasiteetti kasvaa ja sen puristuvuus lisääntyy. "Veden rakenteen muutos säätelee jään muodostumisnopeutta", Molinero sanoo. "Osoitamme sekä veden termodynamiikkaa että kiteytymisnopeutta säätelevät muutokset nestemäisen veden rakenteessa, joka lähestyy jään rakennetta." Alle -55 astetta F, pieniä nestemäisen veden bittiä voi vielä olla, mutta se tekisi niin. vain uskomattoman lyhyen ajan, Molinero sanoo.
Tämä veden superjäähdytys on mahdollista, koska vesi tarvitsee pienen ytimen tai jääseulan molekyyleille kiteiden muodostamiseksi ja hyvin puhtaassa vedessä ”Ainoa tapa, jolla voit muodostaa ytimen, on muuttaa nesteen rakennetta spontaanisti”, Molinero sanoo. Ne ytimet eivät muodostu tai kasvavat riittävän suuriksi, kunnes nestemäisten vesimolekyylien rakenne lähestyy kiinteän jään rakennetta, mikä tapahtuu vasta, kun vesi tulee niin uskomattoman kylmäksi.
( HT: io9 )
