منو
 صفحه های تصادفی
اهمیت نتایج و تأثیرات جنبش تنباکو
ویژگی ها و مراحل تحول در آمریکای باستان
شهادت محمد بن ابی سعید در روز عاشورا
پرچم یمانی پرچم هدایت
ژهلنیت
رشته پزشکی
تعادل ژنی در مگس سرکه
پل مارنان
تابع Ψ و معادله شرودینگر
رله راه پله
 کاربر Online
942 کاربر online
 : فیزیک
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه فیزیک 3 ستاره ها ارسال ها: 2228   در :  یکشنبه 16 مرداد 1390 [12:43 ]
  دمای آب را چقدر می توان پائین آورد؟
 

دمای آب را چقدر می توان پائین آورد؟

مدت زمان زیادی است که دانشمندان می دانند آب در درجه حرارت زیر صفر نیز می تواند مایع باقی بماند. حالا آنها دریافته اند که دما را تا کجا می توان کاهش داد.

اینکه آب یکی از موادی است که در علم به خوبی شناخته شده است، به آسانی قابل تصور است. بطور کلی، این مایع احتمالا بیش از هر ماده ی دیگری در زمین مورد مطالعه قرار گرفته است. اما واقعیت اینست که برخی از ویژگی های این ماده هنوز دانشمندان را سردرگم می کند. یکی از معماهای حل نشده نقطه ی انجماد آن است.

دانشمندان سالهاست می دانند که می توان آبِ مایع را تا کمتر از صفر درجه سانتیگراد سرد کرد، بدون آنکه یخ بزند. دلیل این پدیده اینست که آب برای آغاز فرآیند یخ زدن نیاز مند بذر است. بدون وجود هسته‌های یخی، آب بصورت مایع باقی می ماند.

اما دما را چقدر می توان پائین آورد؟

اکنون به لطف پژوهش هایی در دانشگاه اوتا ، برای این پرسش پاسخی داریم.

بخشی از مساله نیازمند آزمایشی است که دمای انجماد را اندازه گیری می کند که بسیار دشوار است و تاکنون کسی آنرا ترتیب نداده است. اما شواهد نشان می دهند که احتمالا دمایی که پایین تر از آن به هر حال بلورهای یخ تشکیل می شوند، 41- درجه سانتیگراد است.

آبی که به دمای زیر انجماد رسیده است ، باید در حدود چنین دمایی یخ بزند. اما کسی نتوانسته با موفقیت این دما را محاسبه کند، زیرا همیشه پیش از این دما آب شروع به یخ زدن می کند.

مور و مولینرو این مساله را با شبیه سازی رفتار انجمادی بیش از 250000 مولکول آب در یک کامپیوتر بررسی کردند. آنچه آنها دریافتند این بود که به محض آغاز فرآیند طبیعی یخ زدن، دیگر آب نمی تواند تا دما ی خیلی پائین تر مایع بماند. در حقیقت شبیه سازی آنها نشان می دهد که نقطه ی انجماد طبیعی آبِ اَبَر سرد در حدود 43- درجه سانتیگراد و پایین تر از دمایی است که بلور های یخی بطور طبیعی تشکیل می شوند. این همان چیزی است که انتظار می رفت اما این شبیه سازی نگاه جدیدی را به شیوه این یخ زدگی بدست می دهد.

در این حالت، آب مخلوطی از مولکولهای یخ و آبِ کم چگالی است که در آستانه ی انجماد قرار دارد که شیمیدان ها آن را آب `چهار وجهی` می نامند و به این معنی است که هر مولکول به 4 مولکول دیگر متصل است. به نظر می رسد که ساختار آب 4 وجهی نقش مهمی در سرعت تشکیل یخ دارد و این چیزیست که نقطه انجماد را مشخص می کند.

با این وجود نگرانی مهمی در رابطه با شبیه سازی آنها وجود دارد. پیش از آنکه آنها به نتیجه ی فیزیکیِ منطقی برسند شبیه سازی های شان نیازمند تصحیحی اساسی است. به دلایلی که واضح نیست آنها باید 30 درجه به نتایج خود اضافه کنند تا دمای 73- درجه سانتیگراد را که شبیه سازی هایشان برای دماهای یخ زدگی آب ابر سرد میدهد توجیه کنند.

با این وجود، اگر این تحقیق معتبر باشد، می تواند اثر مهمی در درک ما از این پدیده بدهد.

  امتیاز: 0.00