Mayroong Dalawang Iba’t ibang Mga Kundisyon sa Liquid Water na Parehong Ginawa Ng H2O Molecules

Gamit ang mga x-ray laser, nasubaybayan ng mga mananaliksik sa Stockholm University ang pagbabago sa pagitan ng dalawang magkakaibang estado ng likidong-tubig, kapwa binubuo ng mga H2O na molekula. Sa halos -63 Celsius ang dalawang likido ay matatagpuan sa iba’t ibang mga rehimeng presyon na may pagkakaiba-iba ng density na 20%. Sa pamamagitan ng mabilis na pagbabago ng presyon bago mag-freeze ang sample, posible na obserbahan na ang isang likidong pagbabago sa real time mula sa iba pa. Ang kanilang mga natuklasan ay nai-publish sa journal Agham.

Ang tubig, parehong karaniwan at kinakailangan para sa buhay sa Lupa, ay kumilos nang napaka kakatwa kumpara sa iba pang mga sangkap. Ang mga pag-aari ng tubig tulad ng density, tiyak na init, lapot, at kakayahang mai-compress ay naiiba sa iba pang mga likido na alam natin kung paano sila tumugon sa mga pagbabago sa presyon at temperatura. Bilang isang resulta, ang tubig ay madalas na tinatawag na “abnormal”. Kung ang tubig ay kumilos tulad ng isang “normal na likido”, wala tayo dahil ang buhay sa dagat ay hindi maaaring umunlad. Gayunpaman, bukas pa rin na tanong: Ano ang sanhi ng mga anomalya na ito?

Mayroong isang bilang ng mga paliwanag para sa mga kakaibang katangian ng tubig, isa sa mga ito ay nagpapahiwatig na ang tubig ay may kakayahang umiiral bilang dalawang magkakaibang likido sa iba’t ibang mga presyon at mababang temperatura. Kung maaari nating hawakan ang dalawang likido sa isang baso, tulad ng para sa tubig at langis, pinaghiwalay sila ng isang malinaw na interface sa pagitan nila (tingnan ang larawan). Ang ordinaryong tubig sa aming mga kondisyon sa paligid ay isang likido lamang, at walang mga interface na makikita sa isang baso – ngunit sa antas ng molekula, na bumubuo ng maliliit na mga lokal na rehiyon na may katulad na density ng dalawang likido, nagbabagu-bago ito, na sanhi ng kakaibang pag-uugali ng tubig. Ang hamon ay walang mga eksperimento na nagawa sa mga temperatura kung saan ang dalawang likido ay magkakasamang buhay, dahil ang yelo ay nabuo halos kaagad. Hanggang ngayon, sa ilalim lamang ng mga kundisyong ito posible na pag-aralan ang tubig gamit ang iba’t ibang mga simulasi sa computer, na humantong sa maraming magkasalungat na resulta depende sa ginamit na modelo.

“Ang espesyal na bagay ay maaari kaming makapag-X-ray nang hindi mailarawan ng isip bago mag-freeze ang tubig at obserbahan kung paano ang isang likido ay nagbago sa isa pa,” sabi ni Anders Nilsson, Propesor ng Chemical Physics sa Stockholm University. “Sa mga dekada, mayroong haka-haka at iba’t ibang mga teorya na nagpapaliwanag sa mga maanomalyang tampok na ito at kung bakit lumalakas ang mga ito kapag lumamig ang tubig. Natagpuan namin ngayon na ang dalawang mga likidong estado ay totoo at maaaring ipaliwanag ang pagiging kakaiba ng tubig. “

“Matagal ko nang pinag-aralan ang iba’t ibang hindi regular na mga form ng yelo upang matukoy kung maaari silang maituring na isang baso na estado na kumakatawan sa isang nakapirming likido,” sabi ni Katrin Amann-Winkel, Senior Researcher sa Chemical Physics sa Stockholm University. “Tunay na isang panaginip na nagkatotoo na makita silang kumakatawan sa mga totoong likido at makita ang pagbabago sa pagitan nila.”

“Masipag kaming nagtatrabaho sa mga nakaraang taon upang masukat ang tubig sa ganoong mababang kondisyon ng temperatura nang hindi nagyeyelo, at nakikita ang resulta ay napakapalad,” sabi ni Harshad Pathak, isang Chemical Physics Researcher sa Stockholm University. “Maraming mga pagtatangka upang hanapin ang mundo para sa dalawang likido sa pamamagitan ng paglalagay ng tubig sa maliliit na mga compartment o paghahalo sa mga ito sa iba pang mga compound, ngunit dito masusundan natin ito bilang simpleng purong tubig.”

“Nagtataka ako kung ang dalawang estado ng likido bilang pagbabagu-bago ay isang mahalagang sangkap para sa mga biological na proseso sa mga nabubuhay na cell,” sabi ni Fivos Perakis, Assistant Professor of Chemical Physics sa Stockholm University. “Ang bagong resulta ay maaari ring magbukas ng maraming mga bagong direksyon ng pagsasaliksik sa tubig sa mga biological science.”

“Marahil ang isa sa mga likidong porma ay mas malinaw para sa tubig sa mga maliliit na pores sa loob ng mga lamad na ginamit upang maalis ang tubig,” sabi ni Marjorie Ladd Parada ng Stockholm University Postdoc. “Sa palagay ko ang pag-access sa malinis na tubig ay magiging isa sa pinakamalaking hamon na may kaugnayan sa pagbabago ng klima.”

“Mula noong unang gawa ni Wolfgang Röntgen, nagkaroon ng matinding debate tungkol sa pinagmulan ng mga kakaibang katangian ng tubig sa loob ng higit sa isang siglo,” paliwanag ni Anders Nilsson. “Ang mga mananaliksik na nag-aaral ng pisika ng tubig ay maaari nang tumira sa modelo na ang tubig ay maaaring umiiral bilang dalawang likido sa isang supercooled na rehimen. Ang susunod na hakbang ay upang malaman kung mayroong isang kritikal na punto kung saan dumaan ang dalawang likido upang maging isang solong likido bilang pagbabago ng presyon at temperatura. Ito ay isang malaking hamon para sa susunod na ilang taon. “

Upang matuto nang higit pa tungkol sa pagtuklas na ito, basahin ang Mga Mananaliksik na Nagpapatunay na Ang Tubig Ay Mayroong Maramihang Mga Liquid na Estado na May Kapansin-pansin na Iba’t ibang Mga Katangian.

Sanggunian: Kyung Hwan Kim, Katrin Amann-Winkel, Nicolas Giovambattista, Alexander Späh, Fivos Perakis, Harshad Pathak, Marjorie Ladd Parada, Cheolhee Yang, Daniel Mariedahl “Eksperimental na pagmamasid sa paglipat ng likidong likido sa maramihang tubig na nai-subcool sa ilalim ng presyon”, Tobias Eklund , Thomas. J. Lane, Seonju You, Sangmin Jeong, Matthew Weston, Jae Hyuk Lee, Intae Eom, Minseok Kim, Jaeku Park, Sae Hwan Chun, Peter H. Poole at Anders Nilsson, 20 Nobyembre 2020, Agham.
DOI: 10.1126 / agham.abb9385

Kasama sa pag-aaral ang POSTECH University sa Korea, PAL-XFEL sa Korea, SLAC national accelerator lab sa California, New York City University Brooklyn College sa USA at St. Ginawa ito sa pakikipagtulungan sa Francis Xavier University. Ang iba pang mga nag-ambag sa pag-aaral ay kinabibilangan ng mga dating kasapi ng pangkat ng Chemical Physics sa Stockholm University – Kyung Hwan Kim, Alexander Späh, Daniel Mariedahl, Tobias Eklund, at Matthew Weston.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mga bloke ng dami ng gusali para sa mga kakaibang elektronikong katangian ng magnetiko at magnetiko

Ang mga metal ng paglipat ay naka-crosslink sa graphene ng isang form ng electron beam na nangangako ng mga bloke ng kabuuan ng gusali....

Global Warming Threatens Food Chains – “Ang Epekto ay Maaaring Maging Mahusay”

Sinuri ng pag-aaral ang plankton sa mga lawa ng tubig-tabang na nahantad sa pitong taon ng pang-eksperimentong init. Kredito: University of Exeter Ang pagtaas...

Pagbotelya ng Pinakalamig na Plasma sa Daigdig upang Ipakita ang mga Lihim ng Lakas ng Fusion

Ang mag-aaral na nagtapos sa Rice University na si Grant Gorman ay nagtatrabaho sa Rice's Ultracold Atoms at Plasmas Lab. Larawan: Jeff Fitlow...

Pakiramdam ng Paglahok sa Susi sa Pagsulong

Ang mga mag-aaral ng high school ay lalo na na uudyok sa loob ng paaralan kung sa palagay nila kabilang sila sa kanilang paaralan. Maaaring...

Ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng mas mabilis na pagtatasa ng network upang mapahusay ang mga referral algorithm at mga paghahanap sa web

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng software upang mas mahusay na patakbuhin ang mga aplikasyon ng grapiko sa isang saklaw ng hardware...

Newsletter

Subscribe to stay updated.