Vědci zmrazují vodu teplem

Představte si, že voda mrzne, i když se zahřívá. Takových bizarních triků je podle vědců nyní voda schopna.

Populární názor tvrdí, že voda zamrzá při 32 stupních Fahrenheita (0 stupňů Celsia). Překvapivě, pokud voda leží v hladké láhvi a je zbavena jakéhokoli prachu, může zůstat tekutá až do minus 40 stupňů F (minus 40 stupňů C) v takzvané „přechlazené“ formě. Prach a drsné povrchy, s nimiž voda v přírodě běžně přichází do styku, mohou sloužit jako jádra, kolem nichž se tvoří ledové krystalky.

Nyní výzkumník Igor Lubomirsky z Weizmannova vědeckého institutu v izraelském Rehovotu a jeho kolegové objevili další způsob, jak kontrolovat bod mrznutí vody – prostřednictvím tzv. kvaziamorfních pyroelektrických tenkých vrstev. Tyto povrchy mění svůj elektrický náboj v závislosti na teplotě.

Když jsou pyroelektrické povrchy kladně nabité, voda snáze mrzne, a když mají záporný náboj, mrzne hůře.

Výzkumníci si všimli, že přechlazená voda může mrznout, když je zahřívána, pokud teplota mění i povrchový náboj. Například když je přechlazená voda na záporně nabitém povrchu tantalanu lithného, okamžitě zmrzne, když se povrch zahřeje na 17,6 stupňů F (minus 8 stupňů C) a jeho náboj se změní na kladný.

Zajímavé je, že kladně nabité povrchy inspirují přechlazenou vodu ke zmrznutí zdola nahoru, zatímco záporně nabité povrchy způsobují její zmrznutí shora dolů. To pravděpodobně souvisí s tím, jak se orientují molekuly vody – záporně nabité atomy kyslíku v molekulách vody přirozeně směřují ke kladně nabitým povrchům, zatímco u atomů vodíku je tomu naopak.

„Rozdíl mezi kladným a záporným nábojem byl nečekaný,“ řekl Lubomirsky.

Schopnost lépe kontrolovat teplotu mrznutí přechlazené vody by mohla mít zásadní význam pro řadu aplikací, včetně přežití studenokrevných živočichů, kryokonzervace buněk a tkání, ochrany plodin před zmrznutím a schopnosti pochopit a vyvolat vznik mraků.

Vědci svá zjištění podrobně popsali ve vydání časopisu Science z 5. února.

• Nejoblíbenější mýty ve vědě
• Mrzne horká voda rychleji než studená
• Top 10 největších záhad ve vědě

.