水有兩種液態，還能同時存在

2020-11-23 科技工作者之家

水無處不在，這種液體具有許多獨特性質。水對壓力、溫度變化的反應與其它液體截然不同。這種異常現象的原因一直是科學探索的焦點。

當地時間11月20日，紐約城市大學教授Nicolas Giovambattista所在的國際研究團隊在《科學》雜誌中發文稱，他們證實，在特定條件下，水能夠以兩種不同液態存在。該發現有望用於解釋水的諸多異常特性。

「大約30年前，計算機模擬結果提示我們，水可能以兩種不同的液態存在。」Giovambattista教授說，「這個違反直覺的假設成為水的化學及物理學研究爭論的熱點話題。不過這一問題很難通過實驗驗證，因為在兩種液態同時存在的條件下，水難以避免地會轉變成冰。」

我們熟悉的液態水，是指25攝氏度左右的液態水。然而，Giovambattista教授等發現，水在低溫下（約零下63攝氏度）具有兩種不同的液體狀態：低壓力下的低密度液態和高壓力下的高密度液態。兩種液態水的性質有明顯區別，密度相差約20%。

研究人員表示，在適當條件下，兩種液態水將以一種不可混溶的形式共存（和油水共存現象類似）。

水是地球上最重要的物質之一。這種「生命溶劑」的相行為在許多領域都發揮著重要作用，包括：生物化學、氣候、低溫貯藏及材料科學等，因此這種特殊行為可能會對許多實際應用造成影響。

Giovambattista教授說：「兩種液態共存將如何影響水溶液行為以及溶液環境中的生物分子？這些都是有待研究的問題。」

科界原創

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫

責編：陳之涵

期刊來源：《科學》

期刊編號：0036-8075

原文連結：

https://phys.org/news/2020-11-multiple-liquid-states.html

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    科學家首次觀測到極冷液態水以兩種顯著不同的結構共存，並且這兩種結構的比例受溫度影響。一些科學家們迫切地想知道水可不可能在 -83.15℃（190 K）的極低溫度下真實存在，過冷水是否只是液態水轉化為固相這一過程中的「必經之路」？ 「我們的研究結果表明，在極冷溫度下液態水不僅僅相對穩定性較好，它還能以兩種結構構象存在。」
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    圖片來源：zmescience.com　　在遠低於冰點的極低溫度下，水能夠以液態形式存在，並且還是兩種液體的混合體。　　直到現在，可能達到的最極端溫度下的液態水仍是諸多理論與假說爭論的對象。一些科學家們迫切地想知道水可不可能在 -83.15℃（190 K）的極低溫度下真實存在，過冷水是否只是液態水轉化為固相這一過程中的「必經之路」？
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    科學家首次觀測到極冷液態水以兩種顯著不同的結構共存，並且這兩種結構的比例受溫度影響。圖片來源：zmescience.com在遠低於冰點的極低溫度下，水能夠以液態形式存在，並且還是兩種液體的混合體。
  • -80℃的液態水被發現，由「兩種液體」組成
    科學家首次觀測到極冷液態水以兩種顯著不同的結構共存，並且這兩種結構的比例受溫度影響。圖片來源：zmescience.com在遠低於冰點的極低溫度下，水能夠以液態形式存在，並且還是兩種液體的混合體。9 月 18 日，這項由美國能源部太平洋西北國家實驗室（PNNL）完成的研究成果發表在《科學》（Science）雜誌上，提供了難得的實驗數據來解釋水在溫度極低的外太空，以及大氣稀缺的地球環境等極端條件下表現出的古怪特性。
  • 液態水存在兩種奇怪分子結構,再次更新我們認識
    趣味探索訊 毋庸置疑，水是一切生命源泉，地球上假如沒有水就沒有人類，沒有水就沒有細菌和病毒。正因為水的普遍存在，形成佔地球表面71%汪洋大海，所以地球上才演化出萬千生靈，進化出高智慧生命-人類。水由地球上最基的兩種物質元素構成，氫和氧，這兩種元素同時也廣泛存在於地外星球上，所以水的構成成分是那麼簡單，是那麼平庸。在科學中，一個水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成，化學式為H2O。在日常生活中，我們可以在水中沐浴，可以直接喝水喝，可以在水中加入食物，比如奶粉、茶葉、咖啡粉等等，讓水的味道變得很誘人。
  • 科學家證實,水在零下63攝氏度不結冰,存在兩種不同的液態
    11月20日，一項發表在《科學》雜誌的研究揭示了水的異常特性。研究人員發現，液態水對壓力和溫度的響應不僅和其它液體不同，甚至連本身都不同。也就是說，水可以以兩種不同的液態狀態存在。這一發現會影響許多科學和工程應用。
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  • 科學家證實水有兩種液態形式,類似油與水共存
    水是一種普遍但又不可思議的物質，至今我們都還未能完全了解水的特性。最近，紐約市立大學團隊證明了水能以2種不同的液態存在，這項發現可以解釋許多我們覺得水違反常理的「異常」。我們最熟悉的水就是在常溫長壓下呈無色無味的透明液體，然而水對壓力與溫度變化的響應方式可能與其他液體完全不同，並且這些特性在許多實際應用、甚至維持生命功能都至關重要。大約30年前，科學家就根據計算機模擬結果知道水以2種不同的液態面貌存在之可能性，這種假設違反主動，一直是水化學與物理學中最重要的問題之一。
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    圖片來源：PNNL官網科技日報北京9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
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  • 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。
  • 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。
  • 研究人員證明了水在-63攝氏度下,具有兩種液態
    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體狀態存在大約30年前，根據計算機模擬的結果，提出了水以兩種不同液態存在的可能性。由於水在0度不可避免地形成了冰，因此進入水的兩種液態的實驗一直是個難題。.......................................................................................
  • 最近,研究人員證明了水在-63攝氏度下,具有兩種液態
    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。　　「大約30年前，根據計算機模擬的結果，就提出了水可能以兩種不同的液態存在的可能性，」喬萬巴蒂斯塔說。這個違反直覺的假設一直是水的化學和物理學中最重要的問題之一，而且從一開始就是一個有爭議的猜想。
  • (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。
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  • 研究發現：水能以兩種不同液態共存
    據西班牙《阿貝賽報》網站11月21日報導，根據日前發表在美國《科學》周刊上的一項新研究，水可以同時以兩種不同的液態存在。報導稱，數十年來，尋找導致水具有異常特性的原因一直是一個研究課題。現在，一個國際團隊已經證明，水能以兩種不同的液態存在，它們具有不同的密度，而且不會相互混合。這一發現可以解釋水的許多異常特性。
  • 新研究表明水有多種液態
    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。一個國際研究小組已經證明，水可以以兩種不同的液體狀態存在。這一發現或許可以解釋這種無處不在的液體的異常特性。
  • 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。