כותרת הפוסט נראית שאלה מתאימה לבחינה במדעי היסוד בבית הספר היסודי, אך התשובה מסובכת בהרבה מכפי שהיא מופיעה לראשונה. לכולנו לימדו אותנו שמים קופאים ב 32 מעלות פרנהייט, 0 מעלות צלזיוס, 273.15 קלווין. עם זאת, זה לא תמיד המקרה. מדענים מצאו מים נוזליים קרים כמו -40 מעלות F בעננים ואפילו מים מקוררים עד -42 מעלות צלזיוס במעבדה. כמה נמוך הם היו יכולים ללכת?
זה מתגלה כבעיה מסובכת לענות עליה. כאשר מים נוזליים מקוררים מתחת ל -42 מעלות, הם מתגבשים לקרח במהירות רבה מדי עבור מדענים כדי למדוד את טמפרטורת הנוזל. אז אמילי מור וולריה מולינרו מאוניברסיטת יוטה פיתחו הדמיה ממוחשבת של 32, 768 מולקולות מים (פחות מולקולות ממה שניתן למצוא בטיפת גשם), שיאפשרו להן לראות מה קרה לקיבולת החום של המים, לצפיפותן ולדחיסותהן כשהן קיררו מעולה ו קבע מה קרה כאשר 4, 000 מאותן מולקולות קפאו. תוצאותיהם מופיעות בכתב העת Nature .
כאשר הטמפרטורה של המים מתקרבת -55 מעלות F, מולקולות המים יוצרים טטרהדרונים, כאשר כל מולקולה נקשרת באופן רופף לארבע מולקולות אחרות. צפיפות המים פוחתת, יכולת החום שלהם עולה והדחיסות שלהם עולה. "שינוי מבנה המים שולט בקצב בו נוצר קרח, " אומר מולינרו. "אנו מראים הן את התרמודינמיקה של מים והן את קצב ההתגבשות נשלטים על ידי השינוי במבנה המים הנוזלים המתקרב למבנה הקרח." מתחת ל -55 מעלות F, עדיין עשויים להתקיים פיסות מים נוזליות קטנות, אך זה יעשה זאת רק לזמן קצר להפליא, אומר מולינרו.
קירור-על זה של מים אפשרי מכיוון שמים זקוקים לגרעין קטן או לזרע קרח כדי שהמולקולות יוצרים גבישים ובמים טהורים מאוד "הדרך היחידה שאתה יכול ליצור גרעין היא על ידי שינוי ספונטני של מבנה הנוזל, " אומר מולינרו. הגרעינים הללו לא יוצרים או יתפתחו מספיק גדולים עד שמבנה מולקולות המים הנוזלים יתקרב לזה של קרח מוצק, מה שלא קורה עד שהמים יתקררו כל כך להפליא.
( HT: io9 )
