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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Монитор Philips 24B2D5300 с двумя экранами 120 Гц 30.05.2026

Компания Philips разработала интересное устройство, которое решает эту задачу элегантно и технологично. Новый монитор 24B2D5300 оснащен сразу двумя полноценными экранами - один спереди, другой сзади. Такая конструкция особенно востребована в банках, на рецепциях, в медицинских центрах и коворкингах, где важна прозрачность взаимодействия. Обе панели монитора представляют собой IPS-матрицы с диагональю 23,8 дюйма и разрешением Full HD (1920x1080 пикселей). Каждая из них поддерживает частоту обновления 120 Гц, что пока остается редкостью для бизнес-ориентированных моделей. Высокая частота обновления обеспечивает плавное изображение даже при динамичном контенте, делая работу за монитором более комфортной и презентации - более качественными. Пользователи могут выбирать между двумя основными режимами работы: дублирование одного и того же изображения на оба экрана или использование дисплеев как полностью независимых. Благодаря этому сотрудник может видеть на своей стороне рабочую информ ...>>

Цыплята из искусственного яйца, напечатанного на 3D-принтере 29.05.2026

Компания Colossal Biosciences, известная своими амбициозными инициативами по "воскрешению" вымерших животных, достигла важного прорыва. Специалистам удалось вырастить цыплят из полностью искусственного яйца, созданного с помощью 3D-печати. Эта технология рассматривается как значительный шаг на пути к возможному возрождению одного из самых впечатляющих представителей исчезнувшей фауны - гигантского моа. Южноостровной гигантский моа (Dinornis robustus) был одной из самых высоких птиц в истории Земли. Самки этого нелетающего родственника страусов могли вырастать выше двух метров и дотягиваться до пищи на высоте до 3,6 метра. Эти гиганты обитали в Новой Зеландии, однако полностью исчезли примерно в XV веке после активной охоты со стороны первых поселенцев-маори. Теперь Colossal Biosciences пытается вернуть подобных птиц в современный мир с помощью передовых биоинженерных решений. Искусственное яйцо, разработанное компанией, состоит из титановой решетчатой оболочки, изготовленной на 3 ...>>

Случайная новость из Архива Хранение солнечной энергии на молекулярном уровне 25.09.2024 Солнечная энергия играет ключевую роль в переходе на возобновляемые источники энергии. Однако одним из основных вызовов этой технологии остается прерывистость генерации энергии: солнечные панели производят электричество только при наличии солнечного света, а спрос на энергию не всегда совпадает с ее доступностью. Для решения этой проблемы важно разработать эффективные системы накопления энергии, которые могут обеспечить бесперебойное электроснабжение. Недавнее открытие команды ученых из ICREA предлагает перспективное решение: уникальное гибридное устройство, которое объединяет кремниевый солнечный элемент с инновационной системой хранения солнечной тепловой энергии под названием MOST. MOST (Molecular Solar Thermal Energy Storage) - это технология, основанная на молекулах, способных захватывать и сохранять солнечную энергию для ее последующего использования. В отличие от традиционных батарей, основанных на литии и других редких металлах, молекулы MOST представляют собой органические соединения, которые меняют свою структуру при воздействии ультрафиолетового излучения. Эти молекулы могут эффективно хранить энергию и возвращать ее по мере необходимости, что делает систему более экологичной и устойчивой. Новое устройство, разработанное командой под руководством профессора Каспера Мот-Поульсена из Барселонской восточной школы инженерии (EEBE), впервые в истории объединило две перспективные технологии: фотоэлектрическую солнечную энергетику и молекулярное хранение тепловой энергии. В результате была создана система, способная не только генерировать электричество с помощью солнечного света, но и эффективно сохранять тепловую энергию для ее использования в дальнейшем. Это открытие установило новый стандарт эффективности в области хранения солнечной энергии и может значительно изменить подходы к ее использованию в будущем. Фотоэлектрическая технология, превращающая солнечное излучение в электричество, является основой современного использования солнечной энергии. Однако ее эффективность ограничена рядом факторов, включая нагрев солнечных элементов и колебания спроса на энергию. Чем сильнее нагревается солнечная панель, тем меньше энергии она производит, что снижает эффективность и сокращает срок службы фотоэлектрической системы. Система MOST, в свою очередь, помогает решить эту проблему, предлагая способ хранения энергии, не зависящий от температурных колебаний и позволяющий использовать ее в момент, когда это наиболее необходимо. Одной из ключевых особенностей новой технологии является ее устойчивость. Современные батареи, используемые для накопления энергии, зависят от материалов, добыча и утилизация которых часто связаны с экологическими проблемами. В отличие от них, молекулы MOST безопасны для окружающей среды и могут быть переработаны, что делает их гораздо более устойчивым решением для долгосрочного хранения энергии. Использование органических молекул в технологии MOST позволяет эффективно сохранять высокоэнергетические фотоны, такие как ультрафиолетовый свет, которые обычно не могут быть преобразованы в электричество стандартными солнечными элементами. Эти молекулы могут накапливать энергию в течение длительного времени и высвобождать ее при необходимости, что делает новую систему не только эффективной, но и надежной. Кроме того, такая технология может стать основой для разработки новых типов устройств, которые смогут обеспечивать стабильное энергоснабжение в самых различных условиях. Таким образом, гибридное устройство, созданное учеными из ICREA, представляет собой прорыв в области солнечной энергетики и хранения энергии. Его инновационный подход к решению проблем прерывистости генерации и устойчивости материалов может существенно изменить рынок возобновляемых источников энергии. Это открытие не только предлагает новые способы использования солнечного излучения, но и ставит под сомнение необходимость в традиционных батареях, открывая путь к более экологичным и эффективным технологиям. Разработка подобных гибридных устройств на основе солнечных панелей и молекулярных систем хранения энергии является важным шагом на пути к устойчивому будущему. Совмещение этих технологий не только повышает эффективность использования солнечной энергии, но и предлагает более стабильные и экологичные решения для будущего энергоснабжения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026