Ученым удалось охладить воду до рекордно низкой температуры

Физики использовали метод быстрого вакуумного испарения

Физикам впервые удалось переохладить водные капли до -42,55 °C, что более чем на градус ниже предыдущего подтвержденного рекорда. Об этом сообщает пишет Хроника.инфо со ссылкой на ЛІГА.net

Для охлаждения использовался метод быстрого вакуумного испарения, а температура определялась по данным комбинационного рассеяния света, исходя из размера капель, сообщают ученые в Physical Review Letters.

При охлаждении воды в неравновесных условиях, она может оставаться в жидком состоянии даже при температурах, значительно ниже температуры плавления (то есть нуля градусов Цельсия). Такая вода называется переохлажденной и для ее получения необходимо отсутствие в ней центров кристаллизации. Переохладить воду больше, чем на несколько градусов, достаточно сложно, поэтому все экспериментальные рекорды по получению самой холодной жидкой известны для очень чистых микрокапель, которые не контактируют с твердыми поверхностями.

К настоящему моменту самая низкая температура, при которой микрокапли воды удавалось сохранить в жидком состоянии и которую при этом удалось измерить достоверно, составляла примерно -41 °C (стоит отметить, что капли воды, переохлажденные до -39 °C можно встретить и в естественных условиях в облаках в верхних слоях атмосферы). При этом по результатам теоретического анализа и компьютерного моделирования известно, что минимальная температура, при которой вода все еще может существовать в метастабильном жидком состоянии, составляет около -45 °C, ниже которой переохлажденное состояние уже является неустойчивым.

Коллектив физиков из Германии, Франции, Испании и Италии под руководством Роберта Гризенти из Франкфуртского университета имени Гёте предложил использовать для переохлаждения микрокапель воды метод быстрого испарения в вакууме. Основной недостаток этого подхода состоит в том, что при таком охлаждении достаточно сложно точно определить температуру. Чтобы решить эту проблему, авторы работы предложили использовать метод комбинационного рассеяния света. Измерив смещение рамановского пика по частоте, можно с очень хорошей точностью определить распределение капель в струе по размеру, исходя из которого затем рассчитать потерю массы при испарении и после этого - температуру капли. Точность такого метода, по оценкам ученых, составляет около 0,5 °C.

С помощью предложенного подхода ученым удалось охладить капли, начальный размер которых составлял около около 6,3 микрон, до температуры -42,55 °C, что даже с учетом довольно большой погрешности примерно более чем на градус ниже предыдущего рекорда, определенного достоверным методом измерения. Авторы работы отмечают, что в одной из работ уже писали о переохлаждении капель даже большего размера до таких же температур, как и в данной работе, однако, по всей видимости, авторы предыдущего исследования не учли возможное нагревание капель в результате облучения. Надежность метода измерений температуры, предложенного в данной работе, еще предстоит проверить.

Ученые сообщают, что предложенный метод позволяет охлаждать и более крупные капли до достаточно низких температур. Кроме того, метод комбинационного рассеяния одновременно с размером капли дает возможность следить и за состоянием связи между кислородом и водородом внутри молекул и водородных связей между молекулами. Исходя из полученных данных, в будущем ученые надеются получить информацию об изменении структуры водородных связей в воде при переохлаждении до критически низких температур. По словам авторов исследования, результаты работы, в частности, помогут более детально изучить процессы, происходящие при кристаллизации льда в атмосфере, и построить более надежные климатические модели.

Читайте также: Физикам удалось охладить тело до рекордно низкой температуры
Поскольку скорость кристаллизации льда из переохлажденной воды очень велика, экспериментальное исследование этого процесса тоже довольно затруднительно. Чтобы наблюдать за фронтом кристаллизации, ученые, в частности, используют облучение короткими лазерными импульсами полутяжелой воды. С помощью такого метода американские физики описали кристаллизацию льда из воды, переохлажденной до температур от -90 до -10 °C и показали, что скорость роста кристалла в зависимости от температуры может отличаться на 11 порядков.


По материалам hronika.info
ИА "Чеченинфо"

 
По теме
 
Ежегодный  турнир по мини-футболу  на Кубок "Вайнаха" прошел в Грозном - ИА Грозный-информ В Академии футбола «Рамзан» в Грозном состоялся республиканский турнир по мини-футболу среди ветеранов футбола регионов СКФО - Кубок «Вайнаха», приуроченный ко Дню народного единства.
21.10.2018
Росгвардеец пронес огонь Всемирной зимней универсиады по центральной улице Грозного - ИА Грозный-информ Начальник физической подготовки и спорта воинской части Росгвардии сержант Беслан Гаруев принял участие в грозненском этапе эстафеты огня Всемирной зимней универсиады 2019 года.
20.10.2018 ИА Грозный-информ
В помощь врачу-терапевту - Национальная Библиотека ЧР 17 октября в Национальной библиотеке ЧР им. А.А. Айдамирова, в отделе медицинской литературы состоялся День специалиста «В помощь врачу-терапевту».
21.10.2018 Национальная Библиотека ЧР
                     Осень – сезон острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ) и «горячая» пора для людей в белых халатах, особую тревогу которых вызывает грипп.
19.10.2018 Столица Плюс
29 сентября во многих странах будут отмечать Всемирный день сердца. Как пишет сайт my-calend.ru, этот день является первым в Российской национальной неделе здорового сердца.
28.09.2018 Столица Плюс
МИД Саудовской Аравии прокомментировал убийство журналиста Хашукджи - ИА Грозный-информ Глава МИД Саудовской Аравии Адель аль-Джубейр заявил, что королевство примет необходимые меры для предотвращения инцидентов вроде убийства оппозиционного журналиста Джамаля Хашукджи.
23.10.2018 ИА Грозный-информ
У мужчины изъято 13 граммов наркотического вещества - ИА Грозный-информ По улице Тухачевского столицы республики сотрудниками отдела полиции №1 УМВД РФ по г. Грозный в ходе оперативно-розыскных мероприятий был остановлен житель Сунженского района, 1972г.р.
23.10.2018 ИА Грозный-информ
Генерал США ранен во время нападения талибов на офис губернатора Кандагара - ИА Грозный-информ Бригадный генерал Армии (Сухопутных сил) США Джеффри Смайли получил ранение на прошлой неделе во время атаки боевика радикального движения "Талибан" (запрещено в РФ) на офис губернатора афганской провинции Кандагар,
22.10.2018 ИА Грозный-информ
IMG 20181023 WA0007 - Национальный музей ЧР 19 октября 2018 года в Литературном музее М. Ю. Лермонтова (филиал Национального музея ЧР) прошёл литературный вечер, посвящённый 85-летию со дня рождения выдающегося чеченского писателя,
23.10.2018 Национальный музей ЧР
Замруководителя Миннаца ЧР  Н.Иванов принял участие в закрытии Всероссийского межнационального лагеря молодежи - ИА Грозный-информ По поручению министра ЧР по национальной политике, внешним связям, печати и информации Джамбулата Умарова заместитель министра Николай Иванов принял участие в торжественной церемонии закрытия Всероссийского патриотическо
23.10.2018 ИА Грозный-информ
  В рамках масштабного празднования 200-летия основания г. Грозный, в столице Чеченской Республики запланировано проведение различных культурно-просветительских мероприятий, посвященных юбилею города.
24.09.2018 Столица Плюс
У мужчины изъято 13 граммов наркотического вещества - ИА Грозный-информ По улице Тухачевского столицы республики сотрудниками отдела полиции №1 УМВД РФ по г. Грозный в ходе оперативно-розыскных мероприятий был остановлен житель Сунженского района, 1972г.р.
23.10.2018 ИА Грозный-информ
На портале государственных услуг доступны следующие онлайн-услуги по пенсионному и социальному обеспечению:  - прием заявлений о назначении всех видов страховых пенсий, накопительной пенсии,
23.10.2018 Пенсионный фонд
Энергетики Шелковских районных распредсетей управляемого МРСК Северного Кавказа АО «Чеченэнерго» (входит в ГК «Россети») на прошлой неделе установили новые бетонные опоры для линий электропередачи напряжением 0,4 кВ в ст
23.10.2018 ИА Грозный-информ