Два в одном: открыто новое состояние воды

 

Результаты исследования опубликованы в журнале Science, кратко о них сообщает РИА «Новости».

 

Вода отличается от других жидкостей тем, что при замерзании она расширяется, а не сжимается, и ее плотность уменьшается (именно поэтому водяной лед не тонет, а плавает). При этом вода замерзает «неохотно». Другие жидкости начинают постепенно переходить в твердое состояние сразу после того, как проходят точку замерзания, а воде для начала затвердевания нужны ядра кристаллизации — взвешенные частицы минерального или органического происхождения.Известно, что в облаках вода может присутствовать в виде переохлажденных капель даже при очень низких температурах, а потом, когда сверху, из более высоких и холодных слоев, в эти облака попадает мелкая ледяная пыль, капли моментально кристаллизуются и выпадают на землю в виде ледяной крупы или града.

 

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США решили посмотреть, как долго вода сможет оставаться жидкой при понижении температуры, если таких частиц не будет. С помощью инфракрасной спектроскопии они отследили все мельчайшие этапы ее преобразований в интервале температур от минус 138 до минус 28 градусов Цельсия.

 

На «стоп-кадрах» фазовых состояний ученые увидели, что при переохлаждении вода конденсируется в плотную жидкую фазу, которая сосуществует с обычной жидкой фазой. При этом доля жидкости с высокой плотностью быстро уменьшается при повышении температуры от минус 83,5 до минус 24,3 градусов Цельсия.

«Мы показали, что жидкая вода при очень низких температурах не только относительно стабильна, но и существует в двух структурных формах, — приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов исследования Грега Киммела (Greg Kimmel). — Полученные данные позволяют разрешить давний спор о том, всегда ли глубоко переохлажденная вода кристаллизуется, прежде чем она уравновесится. Ответ — нет».

 

Эксперимент доказал, что переохлажденная вода может находиться в стабильном двухфазном жидко-жидком состоянии, где соотношение фаз варьирует в зависимости от температуры. Раньше считалось, что при переохлаждении вода со временем всегда переходит в твердое состояние.

 

Ранее сообщалось, что атомы могут быть твёрдыми и жидкими одновременно.