Lód gorętszy od wrzątku

Naukowcy z Sandia National Laboratories posłużyli się swoją maszyną Z (akceleratorem symulującym wybuchy jądrowe), by w ciągu nanosekund otrzymać z wody lód i to w dodatku gorętszy od gotującej się wody. Aparatura badaczy generuje temperatury wyższe od panujących na Słońcu. Dzięki niej zbadano różne stany skupienia wody, a jest ich podobno dużo więcej niż dobrze nam znane ciało stałe, ciecz i gaz.

Trzy stany skupienia wody, które znamy, zimny lód, ciecz temperatury pokojowej oraz gorąca para, w rzeczywistości są niewielkim ułamkiem opisanych postaci występowania tego związku — opowiada Daniel Dolan. Woda pod ciśnieniem ogrzewa się. Pod bardzo dużym ciśnieniem "gęstej" H2O łatwiej przejść w stały stan skupienia (lód) niż wkładać energię w podtrzymywanie stanu ciekłego (pozostawanie wodą).

Normalnie lód ma większą objętość od wody, z której powstał (dlatego np. rozsadza butelki). W eksperymencie naukowców z Sandii objętość wody zmniejszyła się nagle, czyli w sposób nieciągły; w dodatku pojawiły się niemal wszystkie znane odmiany lodu, z wyjątkiem jego najbardziej pospolitej odmiany.

Istnieje co najmniej 11 odmian lodu. Klasyfikuje się je w zależności od tego, jak zachowują się w określonych temperaturach i ciśnieniu. Naukowcy nie znają jednak nadal wszystkich ich specyfikacji. Jedną z odmian jest tzw. woda przechłodzona. Jest to woda ochłodzona do temperatury niższej niż punkt krzepnięcia, w której mimo to nie zachodzi krystalizacja.

Zespół Dolana chciał sprawdzić, co dzieje się z różnymi materiałami w ekstremalnych warunkach. Zaskoczyło go m.in., jak szybko woda zamarza. Podczas błyskawicznej kompresji (ciśnienie ponad 70 tys. atmosfer generowano w ciągu ułamków sekundy) woda natychmiast zamarzała. Gdy ciśnienie zmniejszano, lód zaczynał się topić.

lód stany skupienia woda ciecz ciało stałe gaz maszyna Z alcelerator Sandia woda przechłodzona Daniel Dolan