Обычная вода странная и таинственная жидкость

Обычная вода странная и таинственная жидкость

Ученые провели уникальный эксперимент с мощным рентгеновским лазером — нагревали воду от комнатной температуры до 100 000ºС за время менее миллионной доли секунды. Экспериментальная установка — фактически самый быстрый водонагреватель в мире — вызвала экзотическое состояние воды. Теперь посредством исследований этого состояния учёные надеются узнать больше о специфических особенностях традиционной жидкости Земли.

Эксперимент по нагреву воды выше точки кипения

Исследователи использовали рентгеновский линкерный лазер LCAC, что эксплуатируется в лаборатории SLAC National Accelerator Laboratory (США). При помощи рентгена велась съемка чрезвычайно интенсивных и ультракоротких вспышек рентгеновских лучей на струе воды.

Это необычный способ кипятить воду. Обычно при нагреве молекулы просто разгоняются до определённого уровня.

На молекулярном уровне тепло — это движение. Чем больше тепла, тем быстрее движение молекул. Нагрев достигается, например, путем теплопередачи от печи или более непосредственно с помощью микроволн.

В случае с микроволнами молекулы воды как бы раскачиваются взад и вперед, с каждым градусом всё быстрее, с шагом электромагнитного поля.

Лазерный нагрев принципиально иной. Энергичное рентгеновское излучение удаляет молекулы из воды, тем самым разрушая баланс электрических зарядов.

Таким образом, внезапно атомы получают мощную отталкивающую силу, формирующую движение. Менее чем за 75 фемтосекунд (0,000 000 000 000 075 секунды), вода испытывает фазовый переход от жидкости к плазме.

Плазма — состояние материи, когда электроны удалены из атомов. Такое состояние приводит к образованию своего рода электрически заряженного газа. Однако за то время, пока вода превращается из жидкости в плазму, плотное жидкое состояние сохраняется.

Экзотическое состояние земной жидкости

Такое состояние учёные характеризуют экзотическим состоянием материи. Характеристики аналогичны плазме солнца и газового гиганта Юпитера. Правда, вода имеет более низкую плотность.

Учеными использовались измерения для проверки симуляции процесса. Применив полученные измерения к моделированию, можно изучить экзотическое состояние воды, узнать больше о свойствах этой жидкости.

Казалось бы, обычная вода, оказывается, странная и малоизвестная жидкость. Вода проявляет множество аномалий, включая плотность, теплоёмкость и теплопроводность. Все эти аномалии будут исследованы в рамках будущего эксперимента, что планируется Центром водных наук (CWS).


На основе материалов: DESY


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *