tft每日頭條

 > 圖文

 > 一般情況下水在零度會不會結冰

一般情況下水在零度會不會結冰

圖文 更新时间:2024-09-01 17:20:34

科學前沿觀天下 笃學明理洞寰宇

水覆蓋了70%的地球表面,形成了豐富多彩的地球面貌。不論是冰川雪域還是一望無際的大海,不論是冬日的雪還是夏日的雨,人們幾乎都已習以為常,慣性地認為零度以下水就會結冰,雨滴就會變成雪花。不過,休斯頓大學研究人員剛剛證明,水的結冰溫度比我們通常認知的要低得多,可以低至零下44度,研究結果于2021年11月30日發表于《nature communications》。

一般情況下水在零度會不會結冰(低于零度水就會結冰嗎)1

水不僅是生命之源,微小液滴的水冰轉化在自然界中也起着至關重要的作用,包括雲中的氣候波動、全球輻射特性和微物理過程以及寒冷環境中動物的生存機制等都涉及到各種不同形狀冰粒的形成機制。

一般情況下水在零度會不會結冰(低于零度水就會結冰嗎)2

研究人員在被油環境包圍的膜孔中形成直徑為150-2nm的水液滴,将這些微小水滴放在柔軟的凝膠表面來降溫,然後使用電阻計量學和傅裡葉變換紅外光譜法,探測這些納米液滴中的冰成核溫度。結果表明,當液滴大小處于納米級時,液滴的高界面曲率導緻液滴中的壓力高達500巴。水的結冰溫度随着環境壓力的升高而下降,同時,軟界面也有助于抑制冰核形成。在環境壓力和軟界面的雙重作用下,2納米水滴形成冰晶的溫度低至-44℃。

一般情況下水在零度會不會結冰(低于零度水就會結冰嗎)3

微小水滴的成核行為及機制研究有助于更深入地了解自然現象,對從氣象學到冷凍保存等一系列科學領域都有深遠的影響。例如,有助于理解極寒條件下生物的生存機制,突破人體低溫保存技術瓶頸;有助于科學家找到減輕因細胞内微小水滴凍結導緻的細胞破裂和死亡這種傷害的方法,對低溫保存至關重要;很多複雜的天氣狀況都涉及到大氣中微小液滴的成核過程,了解微小水滴凍結方式有助于理解各種極端氣候條件下不同形狀的冰粒的形成機制,不僅在水文和氣候中起着關鍵作用,還可以更好地設計冰暴露條件下的技術,例如飛機和風力渦輪機,為設計卓越的防冰仿生設備提供了途徑。

參考文獻: Freezing of few nanometers water droplets,Nature Communications, 2021, Volume 12, Article number: 6973.

責編:朱張航宇

,

更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!

查看全部

相关圖文资讯推荐

热门圖文资讯推荐

网友关注

Copyright 2023-2024 - www.tftnews.com All Rights Reserved