Název tohoto příspěvku se zdá být vhodnou otázkou pro zkoušku přírodovědných předmětů na základní škole, ale odpověď je mnohem komplikovanější, než se na první pohled zdá. Všichni jsme se učili, že voda mrzne při 32 stupních Fahrenheita, 0 stupňů Celsia, 273, 15 Kelvina. To však není vždy pravda. Vědci zjistili, že tekutá voda je studená až do 40 ° F v mracích, a dokonce chladí vodu až na -42 ° F v laboratoři. Jak nízko mohli jít?
To se ukáže jako složitý problém. Když je kapalná voda ochlazena pod -42 ° F, krystalizuje na led příliš rychle na to, aby vědci změřili teplotu kapaliny. Takže Emily Moore a Valeria Molinero z University of Utah vyvinuli sofistikovanou počítačovou simulaci 32 768 molekul vody (méně molekul, než je možné nalézt v dešťové kapce), které jim umožní vidět, co se stalo s tepelnou kapacitou, hustotou a stlačitelností vody, protože je podchlazená a určit, co se stalo, když 4 000 těchto molekul ztuhlo. Jejich výsledky se objevují v časopise Nature .
Když se teplota vody blíží -55 ° F, tvoří molekuly vody čtyřstěny, přičemž každá molekula se volně váže ke čtyřem dalším molekulám. Hustota vody se snižuje, zvyšuje se její tepelná kapacita a zvyšuje se její stlačitelnost. "Změna struktury vody řídí rychlost, jakou se tvoří led, " říká Molinero. "Ukazujeme, že termodynamika vody i rychlost krystalizace jsou řízeny změnou struktury kapalné vody, která se blíží struktuře ledu." Pod -55 ° F mohou stále existovat malé kousky kapalné vody, ale učinilo by to Molinero říká, že jen na neuvěřitelně krátkou dobu.
Toto podchlazení vody je možné, protože voda potřebuje malé jádro nebo semeno ledu, aby molekuly mohly tvořit krystaly a ve velmi čisté vodě „jediný způsob, jak můžete vytvořit jádro, je spontánní změnou struktury kapaliny, “ říká Molinero. Tato jádra se nevytvoří ani dostatečně nezvětší, dokud se struktura tekutých molekul vody nepřiblíží ke struktuře pevného ledu, k čemuž nedojde, dokud nebude voda tak neuvěřitelně chladná.
( HT: io9 )
