Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Формирующиеся звезды в галактике Большое Магелланово облако
РИА Наука

Физики выяснили, как можно расплавить лед при температуре ниже нуля

© Philip Dalladay-Simpson and Eugene GregoryanzАлмазная наковальня, разрывающая молекулу
Алмазная наковальня, разрывающая молекулу

МОСКВА, 23 янв – РИА Новости. Американские физики выяснили, что многие сплавы и другие твердые вещества, в том числе и лед, можно превратить в жидкость при температурах заметно ниже их точки плавления, особым образом варьируя давление, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

"Так как преобразующие фазовые переходы являются фундаментальным процессом в природе, наше исследование дало нам новую информацию о том, как разные материалы меняют свои свойства. Возможно, что и другие вещества могут трансформироваться аналогичным образом", — заявил Гоинь Шэнь из Института науки Карнеги в Вашингтоне (США).

Гадкий химический утенок

Помимо классической тройки "газ — жидкость — твердое вещество" и примкнувшей к ним плазмы, существует и несколько экзотических вариаций агрегатных состояний, в которых некоторые соединения или элементы могут находиться неограниченно долгое время. К примеру, при определенных обстоятельствах вода остается жидкой при температурах ниже нуля. Аналогичным образом ведут себя углекислота и ряд других соединений, а также сплавов.

Вода со льдом
Физики вычислили температуру замерзания переохлажденной водыВода, охлажденная ниже нуля градусов Цельсия, может оставаться жидкой при некоторых условиях до тех пор, пока ее температура не понизится до 41 градуса мороза, сообщается в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Это состояние, так называемая "сверхохлажденная жидкость", играет большую роль в формировании облаков в атмосфере Земли, а также широко используется в промышленности и пищевой индустрии. Физики и химики сегодня активно изучают свойства таких соединений и изобретают новые способы их получения.

Шэнь и его коллеги, в том числе россиянин Станислав Синогейкин, открыли принципиально новый способ получения сверхохлажденных жидкостей, используя метод "от противного". Как объясняют ученые, обычно физики и инженеры получают такие жидкости, охлаждая их особым образом и в особых условиях до температур ниже точки превращения в твердую материю.

Ученые из Института науки Карнеги пошли обратным путем: они пытались заставить твердый материал расплавиться до того, как его температура достигнет точки плавления.

Подобный подход интересен не только с научной точки зрения, но и для решения целого ряда практических задач, в том числе транспортировки и "растворения" материалов, которые обычно являются твердой материей, а не жидкостью. К примеру, многие геологи считают, что материя ядра Земли и окружающей его мантии может быть такой метастабильной "супержидкостью", свойства которой следует учитывать при изучении недр планеты.

Сверхпрочный наноалмаз до и после его разрезки ионным лучом
Российские физики создали "неразрушимые" наноалмазыРоссийские и зарубежные физики создали новый тип наноалмазов, представляющие собой шарики размером в 20 микрометров, способные выдержать давления, превышающие сжатие материи в центре Земли в три раза.

Выжать воду из камня

Руководствуясь подобной аналогией, команда Шэня экспериментировала с кристаллами висмута – редкоземельного металла, использующегося в обрабатывающей промышленности и в качестве базы для ряда катализаторов и научных приборов. Одним из самых интересных свойств висмута является то, что его плотность в виде твердого металла заметно ниже, чем плотность расплава. Это делает его очень похожим на воду, которая тоже обладает подобными аномальными свойствами.

Пытаясь воспроизвести условия в центре Земли, Шэнь и его коллеги сжимали висмут в алмазных тисках до давления, превышающего атмосферное в 30 тысяч раз, а затем плавно опускали его до уровня в 12 тысяч атмосфер, наблюдая, что происходит с кристаллами металла. При этом висмут был нагрет всего до 215 градусов Цельсия, что почти на 60 градусов меньше температуры его плавления в нормальных условиях.

Как показали эти опыты, подобная процедура приводит к превращению висмута в сверхохлажденную жидкость в момент, когда давление падает до точки в 24 тысячи атмосфер (2,3 гигапаскаля). В таком состоянии, по словам ученых, висмут может находиться на протяжении многих часов или даже дней, пока его не нагреют или не охладят. Это позволяет ученым говорить о том, что материя в недрах Земли действительно может быть подобной жидкостью.

Емкость с раствором органического красителя и надпись на нем
Химики создали жидкость, на которой можно писать виламиМеждународный коллектив химиков создал необычное вещество, которое остается жидкостью даже при температурах на 100 градусов ниже его предположительной точки замерзания.

Схожим образом, как считают ученые, можно расплавить и другие материалы, способные превращаться в сверхохлажденные жидкости. Их создание и изучение поможет лучше понять, какие процессы управляют их рождением и как их можно использовать в повседневной жизни, науке и промышленности.

Популярные комментарии
"Американские физики выяснили, что многие сплавы и другие твердые вещества, в том числе и лед, можно превратить в жидкость при температурах заметно ниже их точки плавления, особым образом варьируя давление" Мои поздравления американским ученым, в 2016 году они, наконец-то, вяснили то, что советским школьникам преподавали на уроках физики в 4 или 5 классах.
23 января 2017, 14:52
"как можно расплавить лед при температуре ниже нуля" его нужно посолить.
23 января 2017, 14:09
Рекомендуем
Соколова привезли на Мойку для проведения следственных действий
Соколова привезли на следственный эксперимент в бронежилете
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала