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过冷水在两种形式之间被捕获了变形

2021-12-31 16:50:15来源:

一项新的研究表明,过冷水是一种类型的两种。

科学家长期以来怀疑亚弗置温度下的水有两个不同的品种:高密度液体,在较低压力下出现在非常高的压力和低密度液体上。现在,超快测量从一种类型的液体中捕获了水的水,确认了亨舍。在11月20日科学中报道的发现可以帮助解释一些水的怪癖。

实验“增加了越来越多的证据,即水真的是两个部件的想法......这就是为什么水非常奇怪的原因是富裕的原因,”太平洋西北国家实验室在里奇兰,洗了。,洗了。,谁是没有参与研究。

在没有杂质的情况下,水可以保持液体低于零摄氏度的典型冻结点,形成所谓的过冷液体。但是过冷水的双重性质预计将出现在温度境界,这很难研究它被称为“无人陆地”。在-40°C左右以下,水仍然是仅仅瞬间的液体,然后才能结晶成冰。使任务更加令人生畏,高密度相似仅在非常高的压力下出现。斯德哥尔摩大学和斯德哥尔摩大学的Nilsson说,“人们曾梦想着如何进行实验。”

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由于快速的实验演习,尼尔斯逊及其同事通过监测水的性质,尼尔逊和同事渗透到纳秒的规模上。“这是本文的主要成就之一,”普林斯顿大学的计算化学家Gül齐泽尔说。“我对他们的工作印象深刻。”

科学家通过创建一种高密度冰而开始。然后,来自红外激光激光的脉冲加热冰,在高压下形成液态水。那个水膨胀,压力迅速下降。同时,研究人员使用X射线激光来研究水的结构如何改变,基于散射散射的X射线。随着压力降低,在结晶到冰中之前,水从高密度转化为低密度流体。

以前的研究使用超快技术来寻找对水的两面举止的暗示,但这些已经主要在大气压下完成(SN:9/28/20).在新的工作中,在大约3,000次大气压和-68℃下观察到水,“这是我们第一次在这些压力和温度下进行真正的实验数据”,“太平洋西北国家实验室的物理学家龙克林说没有参与实验。

结果可以指示过冷水具有“临界点” - 一个不同的阶段合并到一个不同的压力和温度。在未来,尼尔森希望确定那个地方。

这种关键点可以解释为什么水是奇怪的液体。对于大多数液体,冷却使得它们变得更加密集,更难以压缩。随着将其冷却至4°C,水变得更加密集,但在进一步冷却时变得更少。同样,它的压缩性随着它的冷却而增加。

如果过冷水有一个关键点,这可能表明日常生活中经历的水很奇怪,因为在典型的压力和温度下,它是超临界液体 - 一种超出临界点的奇怪状态。这种液体不是高密度或低密度的形式,但是将包括一些具有高密度排列的水分子和其他低密度口袋的区域。这两个结构的相对量,该结构由分子之间的氢键的不同布置产生,随着温度变化而改变,解释为什么水在冷却时奇怪的方式表现。

因此,尽管实验涉及极端压力和温度,但尼尔森说:“它会影响我们平凡的生活中的水。”