Физики проникли в тайну замерзания воды благодаря «нулевому льду»
Несмотря на то что вода практически всегда у нас на виду, процесс ее кристаллизации все еще загадочен. Известно примерно два десятка структурных разновидностей льда. Из них только одна — лед-I — образуется при обычных для Земли условиях. Японские физики выяснили, что образование льда у поверхности жидкой воды может начаться с крошечного прекурсора со структурой, похожей на «нулевой» лед.
Одно из удивительных свойств воды — способность переохлаждаться без кристаллизации. В чистом состоянии ее можно охладить до минус 40 градусов, и она останется жидкой. Такое наблюдается в атмосферных облаках.
В 2014 году профессор Хадзимэ Танака и Джон Руссо из Института прикладных наук Токийского университета в Японии выяснили, что переохлажденная вода не может превратиться в лед-I из-за необычного расположения молекул, непохожего на то, что наблюдается в обычном жидком состоянии. А вот структура льда-0 и переохлажденной воды, напротив, схожи, поэтому он может стать предшественником перехода в лед-I.
В новой научной работе Танака с коллегами из общественного объединения Frost Protection Science при Токийском университете показали, что лед-0 может запустить кристаллизацию капли воды близ поверхности, а не изнутри. Их открытие, подробности о котором представлены в журнале Nature Communications, поможет понять, как образуется лед.
Кристаллизация воды, иначе называемая зарождением ледяных ядер, происходит на твердой поверхности. Например, в емкости, где жидкость встречается со стенкой. Теперь выясняется, что ледяные ядра могут появляться прямо под поверхностью — там, где вода соприкасается с воздухом. Это небольшие зародыши кристаллов, похожие на округлые структуры «нулевого» льда.
«Моделирование показало, что капли воды легче кристаллизуются около свободной поверхности при изотермических условиях (при постоянной температуре. — Прим. ред.). Это ставит точку в длительном споре о том, где зарождается кристаллизация — на поверхности или изнутри», — заявил первый автор статьи Ганг Сан.
Появление льда-0 облегчает кристаллизацию переохлажденной воды. Крошечные прекурсоры «нулевого» льда возникают спонтанно, как результат отрицательного давления, вызванного поверхностным натяжением воды. Как только кристаллизация из зародышей началась, лед-0 быстро меняет структуру на ту, что более напоминает лед-I.
По словам руководителя исследования Танаки, это открытие будет полезно во многих областях, включая климатологию и агрономию, где кристаллизация воды играет критическую роль. Кроме того, это важно для метеорологии, которая изучает образование атмосферных облаков, а также техники, например, кондиционирования воздуха.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии