Donma Derecesinin Altında Aşırı Soğutulmuş Su, İki Form Arasında Geçiş Yaparken Yakalandı
Yeni bir araştırma sonucunda donma derecesinin altında aşırı soğutulmuş suyun iki farklı formda bulunduğu gözlemlendi. Bilim adamları, uzun zamandır donma altı sıcaklıklarında suyun ; çok yüksek basınçlarda görünen yüksek yoğunluklu bir sıvı ve düşük basınçlarda görünen düşük yoğunluklu bir sıvı olarak iki farklı türde olduğundan şüpheleniyorlardı. Bu şüpheler doğrultusunda yapılan ultra hızlı ölçümler neticesinde bir tür sıvıdan diğerine geçiş yapan su gözlemlendi.
Richland, Wash .’daki Pacific Northwest Ulusal Laboratuvarı’ndan fizikçi Greg Kimmel, “Yapılan araştırmalar ile suyun iki farklı bileşenden oluşma fikrine daha fazla kanıt ekleniyor.” açıklamasını yapıyor. Su kirlilik içermediğinde, sıfır derece Santigrat tipik donma noktasının altındayken sıvı kalarak aşırı soğutulmuş bir sıvı oluşturabilir. Ancak aşırı soğutulmuş suyun ikili doğasından dolayı, üzerinde çalışılması çok zor olan bir sıcaklık alanında ortaya çıkması beklenir. Yaklaşık –40 ° C’nin altında su, buza kristalleşmeden önce yalnızca bir süre sıvı kalır.Yüksek yoğunluk aşaması sadece çok yüksek basınçlarda ortaya çıkar.
Bilim adamları, bir tür yüksek yoğunluklu buz oluşturarak çalışmalara başladı. Daha sonra, kızılötesi lazerden gelen bir darbe buzu ısıtarak yüksek basınç altında sıvı su oluşturdu. O su daha sonra genişledi ve basınç hızla düştü. Bu arada, araştırmacılar, X ışınlarının nasıl dağıldığına bağlı olarak suyun yapısının nasıl değiştiğini araştırmak için bir X-ışını lazeri kullandılar. Basınç düştükçe su, buza kristalleşmeden önce yüksek yoğunluklu bir sıvıdan düşük yoğunluklu bir sıvıya geçiş yaptı.
Önceki çalışmalarda suyun iki farklı davranışının ipuçlarını bulmak için ultra hızlı teknikler kullanılmıştı, ancak bunlar çoğunlukla atmosfer basıncında yapıldı. Yeni çalışmada, su atmosfer basıncının yaklaşık 3.000 katı ve –68 ° C’de gözlemlendi. Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı’ndan fizikçi Loni Kringle, “Bu basınç ve sıcaklıklarda ilk kez gerçek deneysel verilere sahibiz” açıklamasını yapıyor. Sonuç, aşırı soğutulmuş suyun, iki farklı fazının birleştiği belirli bir basınç ve sıcaklığın olduğu “kritik noktaya” sahip olduğunu gösterebilir. Nilsson gelecekteki çalışmalarında bu noktayı belirlemeyi umuyor. Böylesine kritik bir nokta, suyun neden tuhaf bir sıvı olduğunu açıklayabilir. Çoğu sıvı için soğutma, sıvıların daha yoğun ve sıkıştırılmasını daha zor hale getirir. 4 ° C’ye kadar soğutulduğunda su yoğunlaşır, ancak daha fazla soğudukça yoğunluğu azalır. Aynı şekilde soğudukça sıkıştırılabilirliği artar.
Aşırı soğutulmuş su kritik bir noktaya sahipse, bu günlük yaşamda yaşanan suyun değişik özelliklere sahip olduğunu gösterebilir, çünkü tipik basınç ve sıcaklıklar altında süper kritik bir sıvıdır. Kritik bir noktanın ötesinde meydana gelen garip bir durumdur. Böyle bir sıvı, yüksek yoğunluklu veya düşük yoğunluklu form olmayacaktır, hem yüksek yoğunluklu hem de düşük yoğunluklu su moleküllerine sahip bölgelerden oluşacaktır. Moleküller arasındaki farklı hidrojen bağlarının diziliminden kaynaklanan bu iki yapının nispi miktarları, sıcaklık değiştikçe değişecek ve su soğutulduğunda açıklanamayan değişikliği açıklayacaktır.
Kaynak : sciencenews.org
