Побит рекорд температуры замерзания воды

01.01.2022

Знание того, как и почему вода превращается в лед, необходимо для понимания широкого спектра природных процессов. На колебания климата, динамику облаков и круговорот воды влияет трансформация воды и льда, как и на животных, живущих в условиях замерзания.

Древесные лягушки, например, переживают зиму на суше, позволяя своим телам замерзать. Это позволяет им выходить из спячки быстрее, чем виды, зимующие глубоко под водой, не замерзая. Но кристаллы льда могут разрывать клеточные мембраны, поэтому животным, которые используют эту технику, необходимо найти способ предотвратить образование льда в их клетках и тканях. Лучшее понимание того, как замерзает вода, может привести к лучшему пониманию этих экстремальных видов.

Хотя эмпирическое правило гласит, что температура воды замерзает при 0 градусов по Цельсию, вода может оставаться жидкой в диапазоне низких температур при определенных условиях. До сих пор считалось, что этот диапазон остановился на отметке минус 38 градусов по Цельсию. Чуть ниже - и вода должна замерзнуть. Иследователям впервые удалось удерживать капли воды в жидком состоянии при температуре до -44 градуса по Цельсию.

Открытию помогли очень маленькие капельки и очень мягкая поверхность. Они начали с капель размером от 150 нанометров, размером чуть больше частицы вируса гриппа, до двух нанометров, кластера всего из 275 молекул воды. Такой диапазон размеров капель помог исследователям раскрыть роль размера в преобразовании воды в лед.

Поскольку практически невозможно наблюдать процесс замерзания в таких небольших масштабах, исследователи использовали меры электропроводности - поскольку лед более проводим, чем вода - и свет, излучаемый в инфракрасном спектре, чтобы уловить точный момент и температуру, при которых капли трансформируются из вода для льда.

Обнаружено, что чем меньше размер капли, тем холоднее она должна быть для образования льда, а для капель размером 10 нанометров и меньше скорость образования льда резко падает. В мельчайших каплях, которые они измерили, лед не образовывался, пока вода не достигла -44 ° C.

Это открытие может иметь большое значение для предотвращения обледенения искусственных материалов, таких как авиационные и энергетические системы, сказал Гасеми. Если вода на мягких поверхностях замерзает дольше, инженеры могут включить в свои конструкции смесь мягких и твердых материалов, чтобы на этих поверхностях не образовывался лед.

<< Назад: Электричество из морского салата 02.01.2022

>> Вперед: Новогодний шар с генерацией реального снега 01.01.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Случайная новость из Архива Уголь плодородия 04.02.2016 Добавки угля помогают сохранять влагу и питательные вещества в бедных почвах. Борьба с парниковым эффектом подразумевает изъятие углекислого газа из атмосферы и его захоронение. Для этого есть разные способы, например, растения используют фотосинтеза. Однако как только растение погибает, оно начинает разлагаться, возвращая CO2 в атмосферу. Этот процесс можно существенно замедлить, если перевести запасенный углерод в слабоусваиваемую форму - скажем, делать из дерева мебель или строительные конструкции, в которых дерево сохраняется десятки, а то и сотни лет. Другой вариант - сжечь биомассу с недостатком кислорода, тогда она превратится в уголь (а не в тот же СО2, как при обычном горении). Для этого годятся слабогниющие отходы вроде шелухи от зерен, скорлупы орехов или початков кукурузы, ведь из хорошо гниющих лучше делать удобрения. Именно такие отходы предлагают превращать в уголь исследователи из Рурского университета в Бохуме во главе с доктором Фольгером Хаарингом. Правда, заботятся они не о немецких фермерах, а об их коллегах из Западной Африки: почвы там бедные, песчаные, воды мало, а отходов много. Опыты показали, что добавка угля к почве не только позволяет надолго изымать углерод из обращения. Уголь разрыхляет почву, накапливает воду и адсорбирует питательные вещества, обеспечивая их равномерное выделение. Для засушливой Африки такое средство регулирования влажности почвы - настоящая находка. На экспериментальной делянке кочаны салата вырастали гораздо крупнее. Сейчас доктор Хааринг с коллегами намерен снабдить участвующих в проекте фермеров печками для получения угля из рисовой шелухи или кукурузных початков и таким образом провести широкомасштабный эксперимент по выяснению влияния угля на плодородие.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026