神奇的水!負93攝氏度內保持液態,液態和氣態在374攝氏下共存!

2020-12-03 博科園

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水可以在遠低於0攝氏度的溫度下保持液態，這種過冷階段是目前科學研究的焦點。巴西聖保羅州立大學(Unesp)開發的理論模型表明，在過冷水中，存在一個臨界點，在該臨界點，熱膨脹和壓縮性等性質表現出異常行為。由馬裡亞諾·德·索薩(Mariano De Souza)教授領導的這項研究得到了FAPESP的支持，索薩也是裡約克拉洛大學地球科學和精確科學研究所物理系的教授，索薩和合作者在《科學報告》期刊上發表了這項研究。

研究表明，這第二個臨界點類似於水中約374攝氏度和約22兆帕斯卡壓力下的液氣轉變。液相和氣相在大約374攝氏度的水中共存，這種奇特行為的起源可以觀察到，例如在高壓鍋中。在這一點上，水的熱力學性質開始表現出異常行為，因此，這一點被認為是「關鍵的」在過冷水的情況下，兩相也共存，但都是液體，一種密度較高，另一種密度較低。如果系統繼續適當地冷卻到0攝氏度以下，相圖上就會出現一個點，在那裡兩相的穩定性被打破，水開始結晶，這是根據新的研究從理論上確定的第二個臨界點。

研究表明，這第二個臨界點出現在180開爾文(約-93攝氏度)的範圍內，超過這個臨界點，可以存在液態水。它被稱為過冷水。最有趣的部分是，研究為水開發的理論模型可以應用於所有兩種能量尺度共存的系統。例如，它適用於鐵基超導體系統，其中也有向列相[分子取向為平行線，但不是以明確定義的平面排列]。這個理論模型起源於研究實驗室進行的幾個低溫熱膨脹實驗。這個通用模型是通過對Grüneisen參數的理論改進而獲得，以德國物理學家Eduard Grüneisen(1877-1949)命名。

簡單地說，這個參數描述了溫度和壓力變化對晶格的影響。研究對Grüneisen和偽Grüneisen參數的分析可以應用於研究任何具有兩個能級系統的臨界行為，根據感興趣的系統對關鍵參數進行適當調整就足夠了。用可壓縮單元類伊辛模型來估計過冷水中熱膨脹係數和比熱(Grüneisen參數Γs)之間的比率。在臨界壓力和溫度附近，Γs對序參數的熱波動非常敏感，序參數是壓力誘導臨界點的特徵行為。Γs的這種增強表明，控制系統的是兩個能量尺度，即高密度液體和低密度液體共存，在過冷相的臨界點上變得難以區分。

博科園｜研究/來自：聖保羅研究基金會參考期刊《科學報告》DOI: 10.1038/s41598-019-48353-4博科園｜科學、科技、科研、科普關注【博科園】看更多大美宇宙科學

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    水可以在遠低於0攝氏度的溫度下保持液態，這種過冷階段是目前科學研究的焦點。巴西聖保羅州立大學(Unesp)開發的理論模型表明，在過冷水中，存在一個臨界點，在該臨界點，熱膨脹和壓縮性等性質表現出異常行為。
  • 原來，水有兩種液態
    一個國際研究人員小組發現水可以以兩種不同的液態存在時，做出了一項基本發現。 該研究發表在《科學》雜誌上。如您所知，水是生命的關鍵基礎之一，因此水的相行為對於從生物化學到材料科學以及工業過程等廣泛的科學和技術領域都至關重要。了解其狀況對於科學和工程成就至關重要。我們熟悉的液態水對應於約25攝氏度的溫度。大約30年前，在理論計算和計算機模擬的基礎上表達了液態水可以處於兩種不同狀態的想法，這表明：在強冷卻條件下，液態水應該進入另一種液態。
  • 零下八十攝氏度,水以液態形式存在
    圖片來源：PNNL官網美國能源部太平洋西北國家實驗室（PNNL）的研究人員在最新一期《科學》雜誌撰文指出，他們首次對超冷水進行測量後發現，在零下80攝氏度的極低溫度下，水以液態形式存在，且由兩種液體混合而成。
  • 零下八十攝氏度，水以液態形式存在
    來源：科技日報零下八十攝氏度，水以液態形式存在有助解釋極端環境下水的異常特性科技日報北京9月21日電 （記者劉霞）美國能源部太平洋西北國家實驗室（PNNL）的研究人員在最新一期《科學》雜誌撰文指出，他們首次對超冷水進行測量後發現，在零下80攝氏度的極低溫度下，水以液態形式存在，且由兩種液體混合而成。
  • 水一定是固態液態和氣態嗎?在馬裡亞納海溝深處的水是另一種形態
    引言：在我們的認知中，水的形態有三種，分別是固態、液態和氣態。水之所以能夠在這三種形態中自由變化，是因為環境中的溫度、氣壓等因素在發揮作用。除此之外科學家還在世界上最深的馬裡亞納海溝發現了水的第四種形態，它就是超臨界形態。
  • 固態液態和氣態,這是物質常見的三種形態,木頭可以變成液態嗎?
    相對而言，在物質的六種形態之中，固態、液態和氣態是較為常見的，大多數的物質都具有這三種不同的形態，而且在一定的條件之下，三種形態是可以進行相互轉化的。 日常生活中最好的例子莫過於水了，因為水的三種形態都是極為常見的，將會放置在冰箱的冷凍室裡，它會凝聚變為固態，而處於零攝氏度以上的常溫環境中，水又會變為它最常見的形態，液態。
  • 研究人員證明了水在-63攝氏度下,具有兩種液態
    每個人都知道水是什麼。它是我們所知道生命的關鍵。水的獨特之處在於它對壓力和溫度變化的反應，可以和其他液體完全不同。是什麼原因導致水對壓力和溫度的反應與其他液體不同，科學家們已經研究了一段時間。
  • 一個常見的三位一體的錯誤觀念:水的三態(固態、液態、氣態)
    一個常見的三位一體的錯誤觀念：水的三態（固態、液態、氣態）一個上帝，在天上叫聖父，降到人間後叫聖子（耶穌），耶穌升天后降下來的叫聖靈。這種說法，對不對？用水的三態（固態、液態、氣態），來介紹三位一體，是很多基督徒常做的事。一份水，溫度很低時是固態，一般溫度時是液態，溫度很高時是氣態。
  • 最近,研究人員證明了水在-63攝氏度下,具有兩種液態
    水是一種普遍存在的液體它對壓力和溫度變化的反應方式與其他液體完全不同。這些特性在許多實際應用中至關重要。長期以來，這些異常現象的成因一直是科學探索的重點。最近，一個包括紐約城市大學教授尼古拉斯·喬萬巴蒂斯塔在內的國際研究小組已經證明，水可以以兩種不同的液態存在，這一發現可以解釋水的許多異常特性。他們的研究發表在11月20日的《科學》雜誌上。
  • 零下八十攝氏度，水以液態形式存在 　　圖片來源：PNNL官網
    圖片來源：PNNL官網美國能源部太平洋西北國家實驗室（PNNL）的研究人員在最新一期《科學》雜誌撰文指出，他們首次對超冷水進行測量後發現，在零下80攝氏度的極低溫度下，水以液態形式存在，且由兩種液體混合而成。
  • 世間物質分三態:固態、液態和氣態,火屬於什麼態?
    初中課本就講過，這個世界的常見物質分為三種狀態，分別是固態、液態和氣態。但我們一直所稱的世界也不過是地球之內，在這一前提下，我們肉眼可見的事物大多數也確實是固液氣三態。不過有些事物的邊界也不太好界定，比如火，火又是什麼態呢？
  • 物質的形態，只存在液態、固態和氣態嗎？其實還有一種人造狀態
    或許你已經發現，隨意向一個人提問，物質有哪幾種表現形態，人們可能都會不假思索地回答，固態、液態和氣體，畢竟現今的物質形態常見的只有氣態、液態和固態，對這三態來說人們尤為熟悉，所謂固態是指具有固定形狀的物質，例如石頭木頭等，從這一點來看，液體和氣體都不具備這一特徵，人類想要改變固體的形狀，就必須對它施力，比如擠壓或拉長，都能改變固體的體積，通常來說這一變化不會多麼顯著
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  • (水的氣態、液態和固態同時存在)
    在這幅圖中，水同時保持著三種狀態：氣態、液態和固態。       這在熱力學上，被稱作三相點，也就是在一個固定的溫度和壓力的點上，物質可以同時保持三種狀態：氣態、液態和固態。水的三相點是：0.01 °C，6.11657 mbar。著這個點上水的三種狀態保持平衡。
  • 水有幾種形態?研究發現水有多種液態
    水有氣態（水蒸氣）、固態（冰、霜、雹等）、液態（常用水），除此之外還有超臨界流體、超固體、超流體、費米子凝聚態、等離子態、玻色-愛因斯坦凝聚態等。　　超臨界流體是溫度、壓力高於其臨界狀態的流體。　　新研究發現，水在低溫下可以有兩種完全不同的液態形式，而且可以像油和水一樣共存。　　水是人們生活中再熟悉不過的液體。它對不同的壓力和溫度呈現不同的反應，具有獨特性。最早在約三十年前，科學家通過計算機模擬，預測水存在兩種完全不同的液態的可能性。　　最近一份研究，通過高難度的實驗證明水有兩種液態形式。
  • 關於液態與氣態製冷劑
    ，這類製冷劑在一定壓力下能保持一定的蒸發溫度，其氣液兩相始終保持組成比例不變。液態與氣態製冷劑區別：1）單工質製冷劑不管是氣態還是液態，裡面成分都不會改變，所以充注製冷劑的時候可以充注氣態。2）共沸製冷劑雖然成分不一樣，但是由於沸點相同，所以氣液兩項的成分也相同，所以可以充注氣態；3）非共沸製冷劑由於沸點不同，所以液態製冷劑與氣態製冷劑實際上成分是不一樣的，此時如果加氣態，必然會導致加進去的製冷劑成分不同，比如只加進去了某一氣態製冷劑，所以只能加液態。
  • 1萬米深的馬裡亞納海溝,1100個大氣壓,下面的水還是液態嗎?
    足以見得，人類探索海底深處的難度，不過從人類多次下潛返回的資料來看海水依然是液態。並沒有因為巨大的壓力而被壓為固態晶體。其實這個問題只需了解水的相位變化我們知道水有三種形態：液態、氣態和固態，這三種形態可以互相轉化，而互相轉化的的因素取決於水所處環境的溫度和壓力。
  • 水真的只有固態,液態和氣態嗎?科學家在深海底發現了第四種水
    當然，水是現實中必然存在的事物，可是我們對水真的了解嗎？很多人的認知裡對於水的形成只有三種認知，固態，液態和氣態，那麼水會不會有第四種形態？可能不少人會說了，水不是只有三種形成嗎？上學的時候物理老師可是告訴我們，水只有固態，液態和氣態三種形態，怎麼可能會有第四種形態？
  • 固態水擁有十七種晶體形態,甚至很可能液態水還有兩種液態的形態
    水就是一種十分神奇的物質，估計很多人不知道水能夠變換很多的不同形態，大部分的形態估計很多人並不是很了解，現在美女小倩給大家講一下這些水的知識，希望朋友們能夠加我粉絲，一起研究和探討科學話題，大家一點要多多支持。
  • 碳納米管中的水,在沸點下,不是液態而是固態
    眾所周知,在海平面上,水的沸騰溫度是212華氏度,或100攝氏度。而且科學家們早就發現,當水被存儲於非常小的空間內時,它的沸點和冰點溫度會發生一點改變,通常會下降10攝氏度左右。該發現可能會導致新的應用,如冰填充的電線,可以利用冰電線獨特的電和熱性能,因為這種『冰』在室溫下能夠保持穩定。研究成果發表在今天出版的《自然納米技術》期刊上,論文作者是麥可 斯特拉諾,麻省理工學院化學工程教授卡本 P 杜布斯;博士後庫馬爾 阿格拉沃爾;和其他三位研究人員。