ВУЗы и колледжи

Может ли вода кипеть и замерзать одновременно? Если нет, то почему? Если да, то при каких условиях?

Ученые заморозили воду при нагреве
"Как известно, точка замерзания воды в обычных условиях находится на отметке в 0º по Цельсию. Однако последние эксперименты в этой области показывают, что вода может оставаться в жидком состоянии при более низких температурах, и даже замерзать при нагреве – в определенных условиях. Главный фактор в проведенных недавно экспериментах – электрический заряд поверхности, на которой расположена вода. Игорь Любомирский (Igor Lubomirsky) из Института Вейцмана в Реховоте (Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel) рассказывает: «Мы очень удивлены результатами. Получается, что при помощи контроля заряда поверхности можно подавлять или побуждать формирование льда» .
Обычно вода замерзает, формируя кристалл льда вокруг какой-либо посторонней частицы. Оставаясь максимально стерильной, точка замерзания сдвигается до -42º C. Такая суперохлажденная жидкая вода используется в лабораториях для криогенного сохранения крови и тканей, встречается она и в природе.
Ученые давно подозревали, что электрические поля могут быть использованы для настройки точки замерзания. Молекула воды имеет положительный заряд с одной стороны и отрицательный – с другой, что позволяет электрическому полю выстраивать водяные молекулы в строгие формации соответственно зарядам. Но предыдущие эксперименты осложнялись выбором материала для подложки. Лучше всего заряд сохраняют металлы, однако все знают, что лед легко образуется на металле и без электрического воздействия. Поэтому необходимо было найти такой материал, который бы не искажал чистоту воздействия электрического заряда.
Любомирский и его коллеги вместо металла использовали пироэлектрический материал, который может формировать кратковременный заряд при нагреве или охлаждении. Ученые поместили четыре пироэлектрических кристалла и поместили их в медные цилиндры. Нижние поверхности двух цилиндров покрыли хромом для управления электрическим зарядом. На поверхность двух других цилиндров нанесли оксид алюминия, чтобы поверхность оставалась незаряженной. Все цилиндры поместили в комнату с повышенным уровнем влажности, уменьшили температуру в ней, пока капельки воды формировались на кристаллах, затем снизили температуру до замерзания воды.
Результаты оказались следующими: вода на незаряженной поверхности замерзла при -12,5º C, на позитивно заряженной – при -7º C. Вода на отрицательно заряженной поверхности «продержалась» до -18º C. Простота эксперимента подтверждает, что ключевым фактором в получении таких результатов стал именно тип электрического заряда поверхности, а не что-либо другое.
Замерзание при нагреве получилось удалось осуществить следующим образом. Вода оставалась в жидком состоянии при -11º C на протяжении 10 минут (на отрицательно заряженной поверхности) . После того, как заряд рассеялся, нагрева комнаты до -8º C оказалось достаточно, чтобы индуцировать положительный заряд на поверхность пироэлектрического кристалла и заморозить воду.
Пока не до конца ясно, что побуждает точку замерзания «плавать» , однако одним из факторов называется то, как молекулы воды выстроены относительно поверхности, на которой они замерзают. Ученые еще не определились с областью применения их открытия, однако патент на технологию уже оформили. Дальнейшие исследования в этой области прояснят загадочные свойства «плавающего ноля».
Memento Mori
Memento Mori
1 740
Лучший ответ
может, в тройной точке

Похожие вопросы