Les scientifiques gèlent l’eau avec la chaleur

Imaginez de l’eau qui gèle solidement alors même qu’elle se réchauffe. Tels sont les tours bizarres dont les scientifiques trouvent maintenant que l’eau est capable.

La croyance populaire soutient que l’eau gèle à 32 degrés Fahrenheit (0 degré Celsius). Étonnamment, si l’eau repose dans une bouteille lisse et exempte de toute poussière, elle peut rester liquide jusqu’à moins 40 degrés F (moins 40 degrés C) sous une forme dite  » surfondue « . La poussière et les surfaces rugueuses avec lesquelles l’eau se trouve normalement en contact dans la nature peuvent servir de noyaux autour desquels se forment les cristaux de glace.

A présent, le chercheur Igor Lubomirsky de l’Institut Weizmann des sciences à Rehovot, en Israël, et ses collègues ont découvert une autre façon de contrôler le point de congélation de l’eau – via ce qu’on appelle des films minces pyroélectriques quasi-amorphe. Ces surfaces changent leur charge électrique en fonction de leur température.

Lorsque les surfaces pyroélectriques sont chargées positivement, l’eau devient plus facile à geler, et lorsqu’elles ont une charge négative, elle devient plus difficile à geler.

Les chercheurs ont vu que l’eau surfondue pouvait geler alors qu’elle est chauffée, à condition que la température change également la charge de surface. Par exemple, lorsque l’eau surfondue se trouve sur une surface de tantalate de lithium chargée négativement, elle gèle immédiatement lorsque la surface est chauffée à 17,6 degrés F (moins 8 degrés C) et que sa charge devient positive.

Curieusement, les surfaces chargées positivement inspirent l’eau surfondue à geler de bas en haut, tandis que les surfaces chargées négativement la font geler de haut en bas. Cela a probablement à voir avec la façon dont les molécules d’eau s’orientent – les atomes d’oxygène chargés négativement dans les molécules d’eau pointent naturellement vers les surfaces chargées positivement, tandis que l’inverse est vrai pour les atomes d’hydrogène.

« La différence entre la charge positive et négative était inattendue », a déclaré Lubomirsky.

La capacité à mieux contrôler la température de congélation de l’eau surfondue pourrait être essentielle pour une variété d’applications, y compris la survie des animaux à sang froid, la cryoconservation des cellules et des tissus, la protection des cultures contre le gel et la capacité à comprendre et à déclencher la formation de nuages.

Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes dans le numéro du 5 février de la revue Science.

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