Vitenskap

Ved hvilken temperatur fryser vann? | Vitenskap

Tittelen på dette innlegget synes å være et passende spørsmål for en grunnskolevitenskapelig eksamen, men svaret er langt mer komplisert enn det først dukket opp. Vi har alle blitt lært at vann fryser ved 32 grader Fahrenheit, 0 grader Celsius, 273,15 Kelvin. Det er ikke alltid tilfelle. Forskere har funnet flytende vann så kaldt som -40 grader F i skyer og til og med avkjølt vann ned til -42 grader F i laboratoriet. Hvor lavt kunne de gå?

tegne en strek foran en kylling

Det viser seg å være et vanskelig problem å svare på. Når flytende vann blir avkjølt under -42 grader F, krystalliserer det seg til is for raskt for forskere å måle væsketemperaturen. Så Emily Moore og Valeria Molinero fra University of Utah utviklet en sofistikert datasimulering av 32 768 vannmolekyler (færre molekyler enn det man kan finne i en regndråpe) som lot dem se hva som skjedde med vannets varmekapasitet, tetthet og kompressibilitet mens det ble avkjølt og bestemme hva som skjedde da 4000 av disse molekylene frøs. Resultatene deres vises i journalen Natur .

Når temperaturen på vannet nærmer seg -55 grader F, danner vannmolekylene tetraeder, hvor hvert molekyl løsner seg til fire andre molekyler. Tettheten til vannet avtar, varmekapasiteten øker og kompressibiliteten øker. Endringen i vannstrukturen styrer hastigheten med hvilken is dannes, Molinero sier . Vi viser både termodynamikken til vann og krystallisasjonshastigheten styres av endringen i struktur av flytende vann som nærmer seg strukturen til is. Under -55 grader F kan det fortsatt eksistere små biter av flytende vann, men det ville bare gjøre det i utrolig kort tid, sier Molinero.





tempelfeste og kuppel på fjellet

Dette superkjøling vann er mulig fordi vann trenger en liten kjerne eller isfrø for at molekylene skal danne krystaller, og i veldig rent vann er den eneste måten du kan danne en kjerne ved å endre væskestrukturen spontant, sier Molinero. Disse kjernene vil ikke danne eller vokse seg store nok før strukturen til de flytende vannmolekylene nærmer seg den av fast is, noe som ikke skjer før vannet blir så utrolig kaldt.

( HT: io9 )







^