Su nasıl donar? Bilim adamlarının bunu çözmesi yüz yıl aldı Anladığını söylemekten utanıyor musun?
Son günlerde herkes gerçek bir ev hissini yaşadı, nasılsın? Artık işler yeniden başladığına göre, birçok insanın hayatının yoluna girdiğine inanıyorum, bunu çok uzun zaman önce düşünün, dışarı çıkamadıklarında, satın alma bir sorun haline geldi. Evde şarabı pişiriyordum, bu yüzden internetten bir şişe yemeklik şarap satın aldım.
O zaman unutmuşum, Kuzeydoğudanım ...
Hey, hey, şova atlamayın, bu benim resmim değil ... bilim hakkında konuş ~
Şarap postası geldiğinde, o kadar soğuktu ki dürüsttü. Yere atılırsa ve cam şişe kırılırsa, korkarım ki, pişirme şarabından yapılan buz kırılmaz.
Kuzeydoğudaki insanlar kışın her zaman sürprizlerle dolu ekspres teslimat alırlar.
Peri suyu donmuş peri buzu
Ceviz kırmak yeterince zor, değil mi?
Özellikle kaplumbağa satın alanlar çok daha büyük bir psikolojik gölge alanına sahiptir. Başlangıçta bir kaplumbağa satın aldım ve büyütmek istedim, ancak evde almayı beklemiyordum ve sadece çorba yapabilirim ...
Her ne ise donabilir ...
Bazen gerçekten yardım edemiyorum ama sormak istiyorum: Su neden donuyor?
Şöyle diyebilirsiniz: Soğuk, donduğunda donar!
Doğru mu söylediğinize bakılmaksızın, elbette bilim adamları bile bu soruya kapana kısılmış durumda. Sonuçta suyun donma süreci tek kelimeyle açıklanamaz, bilim adamlarının istediği teorik temel ve gerçek gözlem sonuçlarıdır. Sadece soğuk olduğunu ve donduğunu söylemek inandırıcı değil - Su molekülleri soğuyup yanlarındaki su molekülleriyle tartışıyor mu: "Çok soğuk, donacak mıyız?" Sonra donar mı?
Yüz yıldan fazla bir süre önce, Amerikalı fizik kimyager Gibbs (lise bilgisini "Gibbs serbest enerjisi" ni öneren kişi) ve diğerleri "klasik çekirdeklenme teorisi" ni önerdiler: Su donmak isterse aslında buna inanıyorlardı. Bir koşul gereklidir ve bu, kristalleşme çekirdeğidir. Popüler (ancak yanlış) bir açıklama, suyun bağlanabileceği bir nokta olduğudur. Benzetme yapmak gerekirse, bu kritik noktayı çok geçmeden atlatmış insanlara eşdeğerdir.Alışverişe gitmek, yemek yemek ve içmek çok isterler.Bir alışveriş merkezi açıldığı sürece (kristalleşme çekirdeğine eşdeğer), tüm insanlar acele edip alışveriş, yemek ve içmek için sıraya girecektir. Su moleküllerine eşdeğer).
(Not: Salgın henüz bitmedi, herkes mantıklı olmalı ve son birkaç gündür dışarı çıkmak fena değil.)
Aynı şekilde, su sıcaklığı 0 ° C'nin altına düştüğünde mutlaka donması gerekmez, kristalin çekirdeklere sahip olması gerekir. Bir kristalleşme çekirdeği olduğunda su hızla donar. Tabii ki, bu kristal çekirdek çok küçük olmamalı, aksi takdirde Song Xiaobao'nun başkaları için çok zor olan halat çekme savaşıyla aynı olacaktır.
Bu nedenle, bu dünyanın özel bir su türü süper soğuk olacak. Başka bir deyişle, su teorik donma noktası-0 ° C'den düşük olduğunda, yine de sıvı görünür (tabii ki basınç normal olmalı ve akan su olamaz). Temel neden, kristal çekirdeğin olmamasıdır.
Sormanız gerekebilir: Bu çok saçma değil mi? İfadene göre buzdolabının dondurucusuna biraz musluk suyu koysam donmaz mı?
yanlış. Çünkü evinizdeki su su değil.
Abartı olabilir. Kesin olarak, evinizdeki su saf su değildir. Okuldayken kimyaya yeni geldiğimizde öğrenmemiz gereken ilk şey maddelerin sınıflandırılmasıydı.Aynı element veya bileşikten oluşan maddelere saf maddeler, aksi takdirde karışımlar denir. Aslında neredeyse dünyada saf ve saf madde olmadığını söyleyebiliriz, ne kadar saf olursa olsun, gördüğümüz her ne olursa olsun, safsızlıklar olacaktır.
Suyunuz dahil, başka bir şey söylemeyin, en azından içinde kireç var, değil mi? Belki su arıtma cihazınız çok iyidir, kirlerin çoğunu giderir. Öyle olsa bile, bu tür suda hala oksijen var, değil mi? Aksi takdirde, su balıkları nasıl yetiştirir?
Bu nedenle, suyunuz buzdolabına koyulduktan sonra kristalleşmeyebilse de, diğer maddeler donma noktasının altındadır ve suyun donması için kristalleşme çekirdeklerinin rolünü değiştirir.
Bu nedenle soğuk su almak istiyorsanız suyun saflığını artırmaya çalışmalısınız.
Ancak aşırı soğutulmuş suyun kendisi kararsızdır. Ona kristal bir çekirdek veya benzer bir rol oynayan bir madde vermek gibi küçük bir rahatsızlık olduğu sürece, hızla donacaktır.
Gençken izlediğim "Haier Kardeşler" adlı çizgi filmde de bu prensibi kullanan böyle bir bölüm olduğunu hatırlıyorum.
Yine çok ilginç olan başka bir fenomen daha var. Bir buz küpünü kesmek için çok ince bir tel kullanırsanız, buz küpü hala orada olduğu sürece, kesilen buz küpü hızla bütün bir buz küpüne yoğunlaşacaktır.
Süper soğutulmuş suyun nasıl bir şey olduğunu görmek istiyorsanız, bunun laboratuvar ekipmanı olması gerekmez. Bir şişe saf su (daha az kirlilik içeren) da satın alabilirsin -Saf su ve maden suyunun şişelenmiş su dışında sınıflandırılmasının bir isim olduğunu bilmediğini düşünüyorum-bir süre sonra onu donma tabakasına koyun. Donma noktasının altına soğuyacaktır. Ancak iki noktaya dikkat etmeniz gerekiyor: Birincisi sıcaklığın çok düşük olmaması, saf su olmanın çok zor olması; ikincisi ise onu çıkarırken dikkatli olmanız gerekiyor, aksi takdirde çok sallanacak ve kısa sürede donacaktır.
Bu sadece maden suyu, eğer şartlarınız varsa, bu deneyi yapmak için yüksek saflıkta su kullanın, süper-soğutulmuş su elde etmek daha kolaydır.
Öyleyse, saf su ise, dondurması imkansız mı?
Ne de. Dünyada tamamen saf su olmadığı fikrinden bahsetmiyorum bile, hatta saf su ise donma noktasının altına düştüğünde kristal çekirdekler de ortaya çıkacaktır. Ancak, bu tür bir kristal çekirdeğin nasıl ortaya çıktığını bilmiyorum, daha çok şans gibi geliyor ... Kısacası, zaman zaman donma fırsatı sağlayan kristal çekirdekler ortaya çıkıyor. Öyle olsa bile, saf su için donma oranı hala çok yavaştır.
Bu teori seti, yüz yıldan fazla bir süredir geniş çapta açıklanmış ve uzun bir süre ders kitaplarında öğretilmiştir.
Bununla birlikte, bilim adamları sözde kristalleşme çekirdeğini hiç görmediler. Herkesin spekülasyonu, bu kristalin çekirdeğin çok küçük olan nanometre seviyesinde olduğu ve aynı zamanda yakındaki suyun hızla donmasına neden olacağı, dolayısıyla varlığı sadece birkaç nanosaniye olduğu yönündedir. Bu iki faktör gözlemlemeyi çok zorlaştırır. .
Bazı insanlar basitçe şöyle der: Kristalleşme çekirdeği hakkında konuşmayın, kendi gözlerinizle görmediğiniz sürece, buna inanmıyorum!
Bu sorun nihayet geçen yıl sona erdi. Bu sorunun çözümü bir grup Çinli bilim insanı, Çin Bilimler Akademisi Kimya Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi ve Hebei Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar - cidden, araştırmaları da biraz utanç verici. Aile, "Son zamanlarda ne okudunuz?" Diye sordu ve "Su çalışması neden donuyor?"
Elbette bu bir şaka. Ne de olsa bu, insanlığı yüz yıldan fazla bir süredir rahatsız eden bir önermedir. Bu sorunu çözebilmek de büyük bir başarı.
Hatta bu sorunun gerçekten sadece Çinli bilim adamlarının çözebileceğini düşünüyorum. Çünkü bu deneyin yöntemi, Cao Chong'un imge bulma ikameleri ilkesine çok benziyor (sadece benim hissim, bu hikayeden gerçekten ilham aldıklarını bilmiyorum).
Dediğimiz gibi kristalleşme çekirdeği son derece küçük olduğu ve varoluş süresi çok kısa olduğu için bilim adamlarının onu tespit etmesi zordur. Bu nedenle Çinli araştırmacılar fikirlerini değiştirdiler. Kristalleşme çekirdeğinin kendisini incelemek yerine, kristalleşme çekirdeğinin ikamelerini arıyorlardı. İkame maddelerin kristalleşme çekirdeğinin etkisine ulaştığını bulduğumuzda - kritik boyut, suyun donmasına neden olabilir, o zaman Kristal çekirdeğin boyutunu bulmaya eşdeğer mi?
Grafen oksit nanosheets (GOs) adı verilen bir malzeme seçtiler. Bu malzemenin özelliği, bir kristalleşme çekirdeği olarak hareket edebilmesi ve boyut ayarlamasının nispeten basit olmasıdır. Bir dizi deneyden sonra bilim adamları, yalnızca grafen oksit nano yaprakların yanal boyutu (L), 200 / T nm'lik kritik değerden büyük olduğunda, buz çekirdeklenmesinin etkili bir şekilde desteklenebileceğini keşfettiler.
Ve bu değer, bilim adamları tarafından önceden tahmin edilen verilere çok yakın.
Bilim titizdir ve böyle bir materyalle yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar açıkça yeterli değildir. Bu nedenle araştırmacılar, magnezyum lityum silikat nanosheets gibi malzemelerle deneyler yaptılar ve elde edilen sonuçlar aynıydı.
Deney sonuçlarını "Grafen oksit nanosheets ile buz oluşumu için kritik çekirdek boyutunu araştıran" bir makale halinde derlediler ve Nature dergisinde yayınladılar. Şimdiye kadar, 100 yıldan fazla süredir tartışılan kristalleşme çekirdeği nihayet kabul edildi.
İnsanların milyonlarca yıldır alıştığı bir fenomen olan su donmasının nihayet net bir açıklaması var.
Peki bu keşfin önemi nedir? Sadece bir insan saplantısını ortadan kaldırmak için mi?
Tabii ki değil.
Belki de kışın buzlu dondurmada dondurulmuş ekspres teslimatı almamamız için Kuzeydoğu halkımıza bakmaktır?
Kuzeydoğu ekspresinin aldığı yumurtalar
Daha az ihtimalle
Su dondurma mekanizmasına hakim olmak, insanların suyun faz değişimini (katı-sıvı-gaz) daha iyi kontrol etmesine yardımcı olabilir. Bu, insanlara donmuş gıdanın tazeliğini kontrol etme ve daha etkili bir antifriz tabakası oluşturma fırsatı sağlar.
Daha da önemlisi tıbbi tedavide de var. Kristalin çekirdeğin kontrolü ile suyun donmamasını sağlayabilirsek, insan dokularını daha iyi dondurup koruyabiliriz.Bu sadece tedavide etkili olmakla kalmaz, ölümcül hastalığı düşleyenler dondurma teknolojisi ile yaşamı sürdürebilir ve geleceğe kadar bekleyebilir. Tedavi eden insanlar da ışığı gördü. Aksi takdirde, bir kişi tedavi için donmaya ve geleceğe seyahat etmeye hazır olduğunda, sonuç vücut sıvısının donması ve donarak ölmesidir, çok uygun maliyetli görünüyor ...
