Заморозка воды и её квантовые свойства

• Главная
• →
• Статьи
• →
• Заморозка воды и её квантовые свойства

Из курса физики известно, что любое вещество имеет четыре агрегатных состояния: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Это действительно так, но подобное описание поведения материи слишком ограничено и не отражает всех свойств. Например, ученые различают у воды в жидком состоянии 5 различных состояний, а замерзшем виде – около 14 состояний.

При понижении температуры воды ниже нуля она начинает замерзать, при этом её плотность становится меньше, и она стремиться занять больший объем. Поэтому при отрицательных температурах лопаются емкости с водой, разрываются водопроводные трубы. Так же это свойство используют для расщепления твердых материалов, когда вода заливается в трещины или подготовленные отверстия и подвергается заморозке.

Если вода прошла предварительную очистку, то она может продолжать оставаться жидкой даже при отрицательных температурах. Это явление называется сверхохлаждением и объясняется отсутствием в воде ядер кристаллизации, вокруг которых может начать образовываться лед.

Но даже сверхохлажденная вода при температуре -38 °C начинает очень быстро превращаться в лед. Но на этом трансформация воды не заканчивается. При дальнейшем понижении температуры на отметке в -120 °C вода становится очень вязкой и тягучей, похожей на патоку. При температуре примерно -135 °C вода становится стекловидной или как её называют «стеклянной». Как и лед, стекловидная вода твердая, но с одним отличием: в ней отсутствуют кристаллизация, то есть она практически прозрачна на просвет и похожа на стекло.

Современные приборы позволяют не только наблюдать за внешними проявлениями воды, но и заглянуть в микромир, увидеть атомный и молекулярный состав, понаблюдать за происходящими процессами. Например, в 1995 году ученые проводили эксперимент по рассеиванию нейтронов молекулами воды. Оказалось, что если поток нейтронов направлен на молекулу, то он «видит» только 75% нейтронов водорода, то есть меньше чем предполагалось. Такой квантовый эффект имеет место на скорости десять в минус восемнадцатой степени, и формулу состава молекулы воды в этом случае можно записать как H1.5O.

Другие статьи о воде:
Сверхохлажденная вода
Какая вода замерзает быстрей?
Чем утолять жажду
Старение и вода