Επιστήμονες πάγωσαν νερό με ζέστη

Ενδιαφέρον αρθρό ...

"Φανταστείτε το νερό να μετατρέπεται σε πάγο ακόμα και αν ζεσταίνεται! Αυτά τα περίεργα κόλπα του νερού ανακαλύπτουν τώρα οι επιστήμονες."

Όλοι γνωρίζουμε ότι το νερό παγώνει στους 0 βαθμούς Κελσίου. Προς έκπληξή μας, όμως, εάν το νερό βρίσκεται μέσα σε ένα λείο μπουκάλι και δεν έχει κανένα ίχνος σκόνης, μπορεί να διατηρήσει την υγρή του μορφή μέχρι τους -40 βαθμούς Κελσίου. Αυτή τη μορφή νερού οι επιστήμονες την ονομάζουν «υπερψυγμένη».

Η σκόνη και οι ανώμαλες επιφάνειες, με τις οποίες έρχεται συνήθως σε επαφή το νερό στη φύση, λειτουργούν ως πυρήνες, γύρω από τους οποίους σχηματίζονται κρύσταλλοι πάγου.

Ο ερευνητής Igor Lubomirsky, από το Επιστημονικό Ινστιτούτο Weizmann, στο Ισραήλ, μαζί με τους συνεργάτες του, ανακάλυψαν έναν άλλο τρόπο για να ελέγξουν το σημείο ψύξης του νερού -μέσω των λεγόμενων οιονεί άμορφων πυροηλεκτρικών λεπτών υμένων. Οι επιφάνειες αυτές αλλάζουν το ηλεκτρικό τους φορτίο, αναλόγως της θερμοκρασίας τους.

Όταν οι πυροηλεκτρικές επιφάνειες είναι θετικά φορτισμένες, το νερό παγώνει ευκολότερα, ενώ όταν είναι αρνητικά φορτισμένες, το νερό παγώνει δυσκολότερα.

Οι ερευνητές παρατήρησαν πως το υπερψυγμένο νερό μπορούσε να παγώσει ενώ ζεσταινόταν, εφόσον όμως η θερμοκρασία άλλαζε και το φορτίο της επιφάνειας. Για παράδειγμα, όταν το υπερψυγμένο νερό βρίσκεται πάνω σε μία αρνητικά φορτισμένη επιφάνεια τανταλικού λιθίου, μετατρέπεται αμέσως σε πάγο μόλις η επιφάνεια ανεβάσει θερμοκρασία στους -8 βαθμούς Κελσίου και το φορτίο της μετατραπεί σε θετικό.

Περιέργως, οι θετικά φορτισμένες επιφάνειες κάνουν το υπερψυγμένο νερό να παγώσει πρώτα από πάνω, ενώ οι αρνητικά φορτισμένες επιφάνειες παγώνουν το νερό πρώτα από κάτω. Αυτό ενδεχομένως να έχει σχέση με το πώς προσανατολίζονται τα μόρια του νερού -τα αρνητικά φορτισμένα άτομα οξυγόνου στα μόρια του νερού εκ φύσεως τείνουν προς τις θετικά φορτισμένες επιφάνειες, ενώ το ακριβώς αντίθετο συμβαίνει με τα άτομα υδρογόνου.

«Η διαφορά μεταξύ του αρνητικού και του θετικού φορτίου ήταν απρόσμενη,» υποστήριξε ο Lubomirsky.

Η δυνατότητα που έχουν οι επιστήμονες να ελέγχουν καλύτερα τις θερμοκρασίες ψύξεως του υπερψυγμένου νερού αποδεικνύεται σημαντική σε πολλές εφαρμογές. Μία από αυτές είναι η επιβίωση των ψυχρόαιμων ζώων, η κρυο-συντήρηση των κυττάρων και του ιστού, η προστασία των καλλιεργειών από τον πάγο και ο τρόπος με τον οποίο θα κατανοήσουν και θα προκαλέσουν το σχηματισμό ενός νέφους.

Πηγή

Posted in: επιστήμη