4 naprawdę dziwne fakty na temat wody

Woda – dobrze znane H₂O - wydaje się nie mieć tajemnic ani przed Wami, ani przed nami. Ale w rzeczywistości woda - podstawa życia i najczęściej występująca w przyrodzie ciecz – bywa chwilami naprawdę dziwna, a na dodatek naukowcy nie do końca rozumieją, jak działa! Oto 4 naprawdę dziwne fakty na temat wody:

1. Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna woda

Weź dwa naczynia. Napełnij jedno gorącą wodą, drugie zimną wodą i włóż oba do zamrażarki. Woda gorąca zamieni się w lód szybciej, niż woda zimna. Myślisz, że to nielogiczne? Czy gorąca woda nie musi schłodzić się najpierw do temperatury zimnej wody przed przejściem do temperatury zamarzania, podczas gdy zimna ma „krótszą drogę do pokonania” przed zamarznięciem?

W 1963 roku tanzański uczeń szkoły średniej Erasto B. Mpemba zamrażał gorącą mieszankę lodów podczas lekcji gotowania, kiedy zauważył, że gorąca mieszanka faktycznie zamarzała szybciej, niż zimna mieszanka. Kiedy zapytał swojego nauczyciela o to zjawisko, jego nauczyciel go wyśmiał. Na szczęście Mpemba się nie poddał - przekonał profesora fizyki do ponownego przeprowadzenia eksperymentu, który ostatecznie potwierdził jego obserwacje - w pewnych warunkach gorąca woda rzeczywiście zamarza szybciej, niż zimna woda i nazywa się je „efektem Mpemba”. Co ciekawe i imponujące, podobne obserwacje przeprowadzili wcześniej Arystoteles, Francis Bacon i René Descartes.

Jak naukowcy wyjaśniają to dziwne zjawisko? Okazuje się, że nikt tak naprawdę nie wie, jakie jest wytłumaczenie ale istnieje kilka możliwych wyjaśnień, w tym przechładzanie (przeczytaj poniżej co to takiego), parowanie, tworzenie się szronu, konwekcja i wpływ rozpuszczonych gazów na ciepłą i zimną wodę.

2. Przechłodzenie i „natychmiastowy” lód

Każdy wie, że gdy schłodzi się wodę do 0°C tworzy się lód... poza wszystkimi tymi przypadkami, w których tak się nie dzieje! W rzeczywistości możesz przechłodzić wodę, czyli dotrzeć poza jej punkt zamarzania (przy standardowym ciśnieniu), a ona przy tym nigdy nie przejdzie w stały stan skupienia.

Naukowcy wiedzą sporo na temat przechłodzenia. Okazuje się, że kryształy lodu potrzebują tzw. punktów zarodkowania, aby mogły zacząć się formować. Punktami zarodkowania, które dają początek lodowemu stanowi skupienia, może być wszystko - od pęcherzyków gazu po zanieczyszczenia do chropowatej powierzchni pojemnika. Bez tych elementów woda nadal byłaby „przechłodzoną” cieczą znacznie poniżej punktu zamarzania.

Po wywołaniu efektu zarodkowania, przechłodzona woda „natychmiast” zamienia się w lód:

Uwaga: Podobnie przegrzana woda pozostaje płynna nawet po podgrzaniu poza jej temperaturę wrzenia.

3. Szklista woda

Zacznijmy od szybkiego tekstu: ile jest stanów skupienia wody? Jeśli odpowiesz, że 3 (ciecz, gaz i ciało stałe), pomylisz się. Istnieje co najmniej 5 różnych faz płynnej wody i 14 różnych faz (które naukowcy odkryli do tej pory) lodu.

Pamiętasz przechłodzenie, o którym pisaliśmy wcześniej? Cóż, okazuje się, że niezależnie od tego, co robisz, w temperaturze -38°C nawet najczystsza przechłodzona woda samoistnie zamienia się w lód (towarzyszy temu nawet mały huk). Ale co się stanie, jeśli nadal będziemy obniżać temperaturę? Otóż w -120 °C zaczyna się dziać coś dziwnego, Woda staje się ultra-lepka i  gęsta jak melasa. A poniżej -135 ° C staje się „szklistą wodą”, czyli ciałem stałym bez struktury krystalicznej.

4. Kwantowe właściwości wody

Na poziomie molekularnym woda jest jeszcze dziwniejsza. W 1995 roku eksperyment z rozpraszaniem neutronów dał dziwny wynik. Fizycy odkryli, że gdy neutrony były wycelowane w cząsteczki wody, „widzieli” 25% mniej protonów wodoru niż oczekiwano.

Krótko mówiąc, na poziomie attosekund (10-18 sekund) zachodzi dziwny efekt kwantowy, a wzór chemiczny wody to już nie H₂O. Właściwie to H_1.5O!

Źródła:

https://www.aip.org/enews/physnews/2003/split/648-1.html

https://www.neatorama.com

https://www.youtube.com/watch?v=DpiUZI_3o8s

powrót do bieżących aktualności