Naslov te objave bi se zdel primerno vprašanje za izpit iz osnovne šole, vendar je odgovor veliko bolj zapleten, kot se zdi. Vsi smo bili naučeni, da voda zmrzne pri 32 stopinjah Fahrenheita, 0 stopinjah Celzija, 273, 15 Kelvina. Vendar to ni vedno tako. Znanstveniki so v oblakih našli hladno vodo kot -40 stopinj F in celo ohlajeno vodo v laboratoriju do -42 stopinj F. Kako nizko bi lahko šli?
Izkazalo se je, da je težava odgovoriti. Ko se tekoča voda ohladi pod -42 stopinj F, se prehitro kristalizira v led, da bi znanstveniki lahko izmerili temperaturo tekočine. Tako sta Emily Moore in Valeria Molinero z univerze v Utahu razvila sofisticirano računalniško simulacijo 32.768 molekul vode (manj molekul, kot jih lahko najdemo v kapljici), da so lahko videli, kaj se je zgodilo s toplotno zmogljivostjo, gostoto in stisljivostjo vode, ko se je hladil in določite, kaj se je zgodilo, ko je 4.000 teh molekul zmrznilo. Njihovi rezultati so objavljeni v reviji Nature .
Ko se temperatura vode približa -55 stopinj F, molekule vode tvorijo tetraedre, pri čemer se vsaka molekula ohlapno veže na štiri druge molekule. Gostota vode se zmanjšuje, poveča se njena toplotna zmogljivost in poveča njena stisljivost. "Sprememba strukture vode nadzira hitrost oblikovanja ledu, " pravi Molinero. "Pokažemo, da termodinamiko vode in hitrost kristalizacije nadzira sprememba strukture tekoče vode, ki se približuje strukturi ledu." Pod -55 stopinj F lahko še vedno obstajajo drobni koščki tekoče vode, vendar bi to storili le za neverjetno kratek čas, pravi Molinero.
Takšno prehlajevanje vode je možno, ker voda potrebuje majhno jedro ali seme ledu, da molekule tvorijo kristale in v zelo čisti vodi, "edini način, da lahko oblikujete jedro, je tako, da spontano spremenite strukturo tekočine, " pravi Molinero. Ta jedra se ne tvorijo ali rastejo dovolj velika, dokler se struktura molekul tekoče vode ne približa tisti trdnega ledu, kar se ne zgodi, dokler voda ne postane tako zelo hladna.
( HT: io9 )
