Što se događa kada zamrzneš vodu u spremniku Tako snažna voda ne može proširiti u led?

Što se događa kada zamrzneš vodu u spremniku Tako snažna voda ne može proširiti u led?

Neki čitatelji mogu podsjetiti na klasu znanosti u kojoj je uzbudljiv učitelj hodao ispred klase kako bi pokazao malu, puknutu čeličnu posudu, naizgled oštećenu nevjerojatno moćnom, ali sitnom silom; samo za rečenog učitelja da otkriju da je šteta učinjena samo s vodom. Međutim, što će se dogoditi ako stavite vodu u kontejner koji nije mogao izbiti, a onda je zamrznuo?

Kratak odgovor je da voda još uvijek pretvara u led; međutim, ako istinski ne može razbiti veze kontejnera, zarobljen je unutra, pretvara se u vrlo drugačiju vrstu leda nego što smo navikli vidjeti.

Trenutno znamo o 15 različitih "čvrstih faza" vode, tj. Ledu, pri čemu su svaki tip različit zbog različite gustoće i unutarnje strukture. Oblik za koji ste najvjerojatnije upoznati je heksagonalno led što se događa kada se voda normalno zamrzava u redovitim uvjetima. Ako nastavite smanjivati ​​temperaturu Hexagonalnog leda, na kraju postaje Cubic Ice; ugađati temperaturu i pritisak dalje i možete stvoriti Ice II, Ice III sve do Ice XV.

Zbog ugroženih poteškoća pri proizvodnji takvih visokih / niskih pritisaka i temperatura, došlo je do znanosti sve do nedavnog 2009. godine kako bi se u potpunosti dokumentirali svi poznati oblici leda. Većina konačnih oblika leda otkrila je dijelom skupina istraživača u kemijskom odjelu Sveučilišta Oxford koji su po prvi put mogli stvoriti Ice XII, XIV i XV.

U slučaju leda XV, stvaranje je uključivalo uzimanje leda VI i zalupivši temperaturu do -143 stupnja Celzijusa prije izlaganja na tlak 10.000 puta veći od Zemljine atmosfere. Ovaj konačni oblik leda, i po proširenom obliku vode, ipak je uspio iznenaditi čak i umove u Oxfordu, kada se protivi svim njihovim očekivanjima, pokazalo se potpuno antiferroelektričnim, bez mogućnosti naplate.

No, u najjednostavnijem smislu, različiti oblici leda nastaju različitom kombinacijom tlaka i temperature, čije se kombinacije mogu brzo pronaći u fazi dijagramu vode. Međutim, znanstvenici mogu umjetno navesti ljuske u njihovu korist kroz različite načine. Na primjer, kada je stvorio led XIII i XIV, dr. Christoph Salzmann i njegov tim u Oxfordu koristili su pažljive mjere klorovodične kiseline kako bi izmijenili temperaturu potrebnu za stvaranje leda.

Ako se gore navedeno čini prilično jednostavnim u shemi stvari, to je zato što su i drugi znanstvenici, kao što je profesor John Finney (koji je bio dio tima koji je otkrio i stvorio Ice XII 1996.), zabilježio je koliko je to pitanje, komentirajući da je Salzmannov tim napravio za nekoliko godina što drugi istraživači nisu mogli učiniti u 40.

Povratak na pitanje pri ruci, obični led, ili barem inačica s kojom ste upoznali prije nego što vam kažemo o ostalih 14 vrsta, sposobna je primjenjivati ​​velike količine sile kada se smrzne i širi. To je zbog vrlo jedinstvene osobine vode, uglavnom da je manje gusta kao čvrsta nego kao tekućina. Ova razlika u gustoći posljedica je načina na koji molekule vode reagiraju na zamrzavanje; molekule vode spajaju se u krutu šesterokutnoj strukturi koja ostavlja mali, ali ipak važan jaz između atoma koji nisu bili tamo kada je voda tekućina. Za znatiželjnika, voda doseže svoju najgušcu točku na 4 stupnja Celzijusa; bilo koji hladnjak ili topliji i počinje se širiti.

Dakle, točno koliko sila je led koji može izvesti? Pa, ljudi to dugo pokušavaju riješiti. Godine 1784. i 1785. jedan bojnik Edward Williams iskoristio je vrijeme u Quebecu i opetovano pokušao i nije pronašao metodu za odlaganje leda. Williams je prvo pokušao zapečatiti vodu unutar topničkih školjki, čiji su čelični čepovi pokrenuti 475 stopa na nevjerojatnoj 20 stopa u sekundi, kada je pritisak postao prevelik. Bez straha, Williams je potom uzeo sidra na mjesto pomoću kukica, samo da se školjke podijele u dva.

U drugom eksperimentu, pokušaj je ispunjavanje topova izrađenih od debljine od jednog inča debelog željeza samo s vodom, da bi ih se također prekinulo nakon smrzavanja. Akademici u Firenci kasnije su pokušali napuniti kuglu od debelog mesa od jednog inča vodom samo zato što je prekinula i kad je bila zamrznuta. Kasnije su razradili da je snaga potrebna da se to učini u roku od oko 27.720 funti.

Za točniji odgovor, morate se ponovo vratiti vodenom faznom dijagramu, što pokazuje da će se led pretvoriti u led II kada tlak dosegne 300 Mega Pascala, što je točno 43.511,31 funti sile po kvadratnom inču. Drugim riječima, to je količina pritiska koji bi kontejner trebao preživjeti kako bi zaustavio pretvaranje vode u redoviti led, umjesto da je pretvorio u Ice II.

Dakle, da biste odgovorili na početno pitanje, ako ste zamrznuli vodu u kontejner tako snažnom da se nije mogla pretvoriti u led, i dalje će se pretvoriti u led, tek nešto drugačiji tip leda u pogledu znanstvene klasifikacije i njegove unutarnje strukture. Znanost!

Bonus činjenica:

  • Teorizirano je da će pri pritisku negdje između 1,55-5,62 terapijskih laka led postati metalik.

Ostavite Komentar