Ученые выяснили, как можно расплавить лед при температуре гораздо ниже точки замерзания

24 Января 2017 в 19:30, Николай Хижняк 10 420 просмотров 19

Представьте, что вы находитесь в холодильнике. Как вы туда попали – не суть важно. Просто представьте, что вы в холодильнике. Рядом с вами лежит кубик льда. «Твердая форма воды, — думаете вы, — ничего необычного». И тут, неожиданно, прямо на ваших глазах этот лед начинает таять. «Кто-то повысил температуру, — предполагаете вы». Но нет. Градусник внутри холодильника показывает минусовую температуру. Те законы физики, которые вы помните со средней школы, говорят вам, что это невозможно. И тут вы начинаете медленно сходить с ума.

Ну а теперь шутки в сторону. Аналогичная ситуация, описанная выше? была воссоздана в лабораторных условиях. Охлаждать жидкости ниже точки их замерзания, но при этом поддерживать их в жидком состоянии относительно очень просто. Однако в рамках нового эксперимента ученые доказали, что существует вполне реальная возможность превращать находящуюся в рамках температуры замерзания твердую форму вещества обратно в жидкую – как тот кубик льда в холодильнике, о котором было сказано выше. Это первый случай, когда в лабораторных условиях твердую форму вещества перевели в жидкое состояние, несмотря на наличие среды для поддержания твердого состояния. Подобные эксперименты помогут нам лучше понять фундаментальные процессы, отвечающие за то, когда и как вещество принимает жидкую или твердую форму.

«Мы практически постоянно становимся свидетелями фазовых переходов веществ», — говорит автор исследования Гоинь Шень из Института науки Карнеги.

«Однако о самом процессе нам на самом деле известно удивительно мало».

Из школьного курса мы помним, что точка плавления (или температура плавления) представляет собой комбинацию температуры и давления? при которой твердая форма объекта переходит в жидкую. Для льда, например, этой точкой замерзания является 0 градусов Цельсия при обычном атмосферном давлении. Однако некоторые материалы можно заставить плавиться не только путем повышения температуры, но просто обычным понижением давления.

Именно это и сделали ученые в своем эксперименте с висмутом. Висмут, напомним, является редкоземельным металлом, часто использующимся в обрабатывающей промышленности и в некоторых других сферах, в том числе научных. Следует отметить, что одним из самых интересных свойств этого металла является то, что его плотность в виде твердого состояния заметно ниже, чем плотность его жидкой формы. Это делает его очень похожим на воду, которая тоже обладает подобными аномальными свойствами.

Возвращаясь к эксперименту, Шень и его коллеги сжимали висмут в алмазных тисках до давления, превышающего атмосферное в 30 тысяч раз, а затем снижали давление до 12 тысяч атмосфер. Висмут при этом был нагрет до 215 градусов Цельсия (что почти на 60 градусов ниже его точки плавления в обычных условиях). Как показал эксперимент, такое воздействие превращает висмут в сверхохлажденную жидкость в тот момент, когда давление падает до точки в 24 тысячи атмосфер. О своем исследовании ученые поделились на страницах журнала Nature Communications.

«В таком состоянии висмут может находиться на протяжении многих часов или даже дней, пока его не нагреют или не охладят», — говорит Шень.

«Ранее в лабораторных экспериментах ученые никогда не переводили твердые состояния веществ в жидкое при температуре их замерзания, что делает это исследование важным сразу по нескольким фундаментальным причинам», — объясняет Шень.

Далее ученые хотят провести аналогичные эксперименты с другими материалами. Возможность перевода таким образом твердой формы веществ в жидкую может в конечном итоге открыть дверь к материалам, которые приобретают свою кристаллическую форму совершенно невиданными ранее образами.

Кроме того, такой подход интересен не только с точки зрения науки. Он может быть полезен для решения ряда практических задач, например, для транспортировки расплавленных форм материалов, которые обычно представлены твердой формой, а не жидкой.

Ученые выяснили, как можно расплавить лед при температуре гораздо ниже точки замерзания

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

19 комментариев

  1. Guardian of the Universe

    Так они просто давление понизили.. Я когда заголовок статьи читал, то уже все понял..

  2. Хутор

    Тьфу ты! Я уж думал реально что-то экстраординарное открыли. А тут... Давлением они, видите ли, поиграли. Я в шоке от то того, что эти умы, проведя в своих Институтах науки Карнеги опыты из школьных учебников, обсыкают штаны от радости, что открыли "новое" свойство и "новый" метод.
    Надо им показать опыт с закипающей при 30гр.С водой. Уверен, они меня за шамана примут!!!

    • voviliamus

      "И тут, неожиданно, прямо на ваших глазах этот лед начинает таять. «Кто-то повысил температуру, — предполагаете вы». Но нет. Градусник внутри холодильника показывает минусовую температуру. Те законы физики, которые вы помните со средней школы, говорят вам, что это невозможно. И тут вы начинаете лопаться от понизившегося давления воздуха" )))

      • deaddreams

        от низкого давления лопнуть довольно проблематично, обычно наоборот бывает ;) но юмор засчитан )

  3. Хутор

    P.S. амерские бараны...

  4. imamontik

    Статья ни о чем, особенно первая половина, столько слов о воде, а в итоге - висмут, и его необычных свойствах при изменении давления. Которые свойственны наверное любому элементу, особенно при таком дико-большом давлении (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. imamontik

    Почему то уверен, что при давлении в миллионы атмосфер - с элементами вообще "чудеса" происходят (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. spl43

    Дорогие ребята, полностью с вами соглашусь. Только к закипанию воды (при комнатной температуре) приводит понижение атмосферного давления относительно нашего привычного, а не повышение. И как раз, вспоминая школьный курс физики, ты понимаешь почему происходит таяние воды при небольшом минусе. Не ожидал как и многие здесь, что в современных научных кругах подобное считается новейшим открытием.

    • deaddreams

      таяние при небольшом минусе скорее происходит из за того что лед "грязный", с различными солями и примесями и его температура плавления ниже нуля.

  7. spl43

    Помню школьный курс физики: что произойдет, если стакан наполненный водой будет находиться на Марсе. Вода закипит практически мгновенно и вся вскоре испарится. 9-10 класс.

  8. Аноним

    Вы в Москве. Градусник показывает -20. Под ногами слякоть. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. ted-ufa

    Эти открытия уже давно не новость, а то что они додумались посмотреть под другим углом на мир, вот это действительно сенсация))))флаг им в руки, полосатый ;-)

  10. allexxic

    И чему их там в школе учат? )) Может им рассказать как варят борщ в скороварке при температуре 120 гр?

  11. Admin

    «Ученые выяснили, как можно расплавить лед при температуре гораздо ниже точки замерзания»
    Снова врете! Изменение давления изменяет температуру замерзания. Так что расплавили при температуре аж никак не ниже точки замерзания, а просто сместили эту точку ниже.

    P.S. Пример с холодильником - полный пипец. Только слабоумный мог написать такой бред.

    (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  12. Elitnyy

    Спс (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  13. Skydreamer

    Ничего вы не понимаете, неучи :) (отправлено из приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.