06:00 Аномалия плотности: почему лед не тонет |
|
Люди привыкли к «особому» положению воды среди других веществ и порой сквозь пальцы смотрят на некоторые «странности» этой жидкости, которые, пусть не сразу, но можно объяснить с научной точки зрения. Аккуратно сложенные предметы всегда занимают меньше места — это принцип, который работает и в шкафу с вещами, и в капле вещества. Атомы и молекулы при переходе в твердую фазу выстраиваются в упорядоченные структуры — кристаллические решетки. Вещество становится более плотным и тонет в собственной жидкой фазе. Почему тогда лед плавает по поверхности воды? Почему при замерзании вода расширяется, а ее плотность уменьшается, но при более низких температурах начинает все же возрастать? В момент перехода из одной фазы в другую вещество находится в состоянии, когда две фазы неразличимы. Это состояние описывается конкретными значениями температуры и давления и называется критической точкой. Свойства вещества в этих условиях могут быть самыми необычными и проявляться даже в тех случаях, когда значение температуры и давления довольно далеки от критической точки. В 1992 году физики предположили, что если охладить воду до температур ниже ее точки замерзания, но не дать ей превратиться в лед, увеличивая давление, можно наблюдать две различные фазы жидкой воды. Ученым частично удалось реализовать свою идею на практике, однако далеко зайти не получилось: вода слишком быстро замерзала, а вычислительные мощности не позволяли провести точное моделирование процесса. Спустя 28 лет, на выручку пришли быстрые и мощные исследовательские компьютеры, а также более точные уравнения состояния воды. Исследователи из Принстонского университета, включая тех, кто стоял у истоков формирования гипотезы, провели компьютерное моделирование замерзания воды, чтобы обнаружить критическую точку, в которой одна жидкая фаза превращается в другую. В результате ученые получили довольно простое объяснение странностей воды, которое было опубликовано в журнале Science. При температуре от минус 83 до минус 103 градусов по Цельсию и давлении, в 2000 раз превышающем атмосферное на уровне моря, могут существовать две жидкие фазы воды различной плотности, которые находятся в весьма любопытном равновесии. В жидкости с более низкой плотностью четыре молекулы группируются вокруг центральной пятой, образуя тетраэдр. В более плотной жидкости «основной мотив узора» состоит из шести молекул воды. Как и предполагалось ранее, общая плотность воды при этом сильно колеблется, будто фазы с различной плотностью спорят, кто тут главный. Когда температура падает, побеждает более плотная фаза, но до тех пор, преимущество за менее плотной. В земных условиях столь низкие температуры встречаются редко, а значит жидкая вода не успевает перейти в более плотную фазу перед замерзанием, и лед получается менее плотным, чем жидкая вода. |
|
|
| Всего комментариев: 0 | |
По этой теме смотрите:
ВСЕ НОВОСТИ:
| Астрология, пророчества [1066] | Астрономия и космос [1457] | Безумный мир [2063] |
| Войны и конфликты [2310] | Гипотезы и версии [3874] | Дом,сад,кулинария [3945] |
| Животные и растения [2669] | Здоровье,психология [4748] | История и археология [4652] |
| Мир вокруг нас [2167] | Мировые новости [7583] | Наука и технологии [890] |
| Непознанное [4196] | НЛО,уфология [1263] | Общество [7795] |
| Прогнозы ученых,исследования [798] | Происшествия,чп,аварии [1302] | Российские новости [5860] |
| Стихия,экология,климат [2739] | Феномены и аномалии [945] | Фильмы и видео [6336] |
| Частное мнение [4911] | Это интересно! [3311] | Юмор,афоризмы,притчи [2394] |
АРХИВ САЙТА:
| Астрология и пророчества [825] | Гипотезы и прогнозы [4629] | Дом,сад,кулинария [223] |
| Животные и растения [2796] | Здоровье и красота [5708] | Интересности и юмор [3758] |
| История и археология [4696] | Космос, астрономия [2263] | Мир вокруг нас [1982] |
| Наука и технологии [2422] | Непознанное [3983] | НЛО,уфология [1747] |
| Общество, в мире, новости [11574] | Психология и отношения [84] | Стихия, климат, экология [421] |
| Фильмы и видео [367] | Частное мнения [111] | Эзотерика и феномены [2031] |
