簡介
水可以在遠低于零度的情況下以液體形式存在,尤其是在所謂的“超冷水”狀态下。
原因
原因是,如果你想讓液态水結冰,你需要一個冰核———一個結晶成為冰核,其他結晶圍繞冰核凝結。但是,在非常純淨的水中,沒有可以圍繞形成冰晶的污染物或微粒,由于水獨特的熱力學,結晶難以實現。
直到現在,超冷水的測量溫度為零下41攝氏度,不過科學家早就懷疑,這一溫度可以更低。
他們無法獲得肯定的結論,因為在這一溫度下水結晶的速度太快了,無法準确測量沒有結晶的液體的特性。
實驗
美國猶他大學的化學家瓦萊裡亞尼·莫利内羅和埃米莉·穆爾利用電腦來模拟超冷水的凝結行為。
他們模拟了當32768個水分子冷卻時将會發生的情況。在電腦上經過數千小時的實驗,結論得出來了。
水一定會結冰的溫度是零下48攝氏度。當水接近這一溫度時,它就變得密度不那麼大,開始變得更容易壓縮,其結構開始改變。
結果,每一個水分子松散地與另外四個水分子相連,形成了金字塔形狀。研究人員稱之為“中間冰”,即快要結冰還沒有完全凝結成冰的狀态。
這一研究結果發表在了周三出版的英國《自然》周刊上。
研究全球變暖的氣候學家想要知道水凝固并結晶成冰的溫度和速度。他們發現,在雲中水溫可以低至零下40攝氏度。
莫利内羅說:“你需要這個來預測,大氣中有多少水以液态形式或結晶形式存在。這對于預測全球氣候至關重要。”