Mis juhtub siis, kui sul on vesi konteineris, nii tugev, et vesi ei suuda jääl avada?

Mis juhtub siis, kui sul on vesi konteineris, nii tugev, et vesi ei suuda jääl avada?

Mõned lugejad võivad meelde tuletada teadusklassi, kus põnev õpetaja kõndis klassi esiosa, et näidata väikest, krakitud teraskonteinerit, mille näiliselt hävitas uskumatult võimas, kuid väike jõud; ainult selle õpetaja jaoks, et ta teatas, et kahju on tehtud ainult vee peal. Kuid mis juhtuks, kui paned veega mahutisse, mida see ei saanud välja tõmmata ja seejärel külmutas?

Lühike vastus on see, et vesi muutub endiselt jääks; aga kui see tõesti ei suuda katkestada mahuti võlakirju, siis on see sisemuses lõksus, muutub see väga erinevaks jääks kui me nägime.

Praegu teame 15 erinevast veekihist "tahkest faasist", ka jää, mille iga tüüp on erineva tiheduse ja sisemise struktuuri tõttu erinev. Tavaliselt kõige tõenäolisemalt tuntav vorm on kuusnurkne jää, mis juhtub siis, kui vesi tavaliselt normaalsetes tingimustes külmub. Kui jätkate kuusnurkse jää jääkide langetamist, muutub see endiselt Cubic Ice'iks; pikendage temperatuuri ja survet edasi ning saate luua Ice II, Ice III kuni Ice XV lõpuni.

Selle kõrge / madala rõhu ja temperatuuri tekitamise keerukuse tõttu on teadusuuringud omandanud kuni 2009. aastani, et täielikult dokumenteerida iga teadaolev jäävorm. Enamik jää-lõppvorme leidsid osaliselt Oxfordi ülikooli keemiaosakonna teadlaste rühma, kes suutsid esimest korda luua Ice XII, XIV ja XV.

Ice XV puhul on selle loomisel tegemist Ice VI-ga ja temperatuuri langemine kuni -143 ° C-ni, enne kui see avaldub 10 000 korda suuremale survele kui Maa oma atmosfäär. Selle lõpliku jää ja vee laiendamise vormis õnnestus ikka veel Oxfordi meelt üllatada, kui kõigi nende ootuste vastu oli see täiesti antiferroelektriline, kuna ta ei suutnud üldse tasu pidada.

Kuid lihtsamas mõttes tekivad erinevad jäävormid nii rõhu kui ka temperatuuri erineva kombinatsiooni kaudu, mille täpset kombinatsiooni saab teada, võttes vee pilu faasiagrammile kiiresti. Kuid teadlased võivad kunstlikult kaaluda nende kasuks erinevaid vahendeid. Näiteks Ice XIII ja XIV loomisel kasutasid dr Christoph Salzmann ja tema meeskond Oxford hoolikalt vesinikkloriidhappe meetodeid jää muutmiseks vajaliku temperatuuri muutmiseks.

Kui ülaltoodud näib asjade skeemis olevat üsna lihtne, on see ja teiste teadlaste, näiteks professor John Finney (kes oli osa 1996. aasta Ice XII avastanud ja loonud meeskonnast), märkis nii palju kui seda küsitles, kommenteerides et Salzmanni meeskond tegi mõne aasta pärast seda, mida teised teadlased 40-aastaselt ei saanud teha.

Tagasi käes olevale küsimusele, tavaline jää või vähemalt selline versioon, millest teid oli tuttav, enne kui rääkisime teistest 14 liigist, on võimeline külmutama ja laiendama suuri koguseid jõudu. Selle põhjuseks on väga unikaalne veekindlus, peamiselt see, et see on vähem tahke kui vedel. See tiheduse erinevus on tingitud sellest, kuidas molekulid reageerivad külmumise ajal; veemolekulid liidetakse kokku jäiga kuusnurga struktuuriga, mis jätab väikese, kuid siiski märkimisväärse lõhe aatomite vahel, mis ei olnud seal, kui vesi oli vedelik. Sest uudishimulik vesi jõuab oma tihedama punktiga 4 kraadi Celsiuse kraadis; mis on jahedam või kuumem ja hakkab laienema.

Nii täpselt kui palju jõudu on jää suuteline avaldama? Noh, inimesed on püüdnud seda pikka aega tööd teha. 1784. ja 1785. aastal kasutas üks peaminister Edward Williams ära Quebeci ilmastikku ning katsetas korduvalt ja jälle jäämeetodit leidmata. Williams proovis kõigepealt sundida vett suuremahulgaliste koorikutega, mille malmist pistikud käivitati 475 jalga üllataval 20 jalga sekundis, kui surve oli liiga suur. Takistamata, võttis Williams siis konksude abil kinni pistikud, ainult selleks, et kestad saaksid jagada kaheks.

Teises katses püüti täita ühe tollise paksusega malmist valmistatud suurtükke veega ainult selleks, et need saaksid külmutamise ajal jagada. Hiljem üritas Florencias õppinud üliõpilastel täita ühe tolli paksusega messingist valmistatud palli, millel oli ainult vesi, et see ka külmutatult praguks. Hiljem tegi nad välja, et jõud, mida selleks vaja on, on ligikaudu 27 720 naela.

Täpsema vastuse saamiseks peate veelkord tagama veefaasi diagrammi, mis näitab, et jää muutub Ice IIks, kui rõhk jõuab 300 Mega Paskalisse, mis on täpselt 43511,31 naela jõud ruut tolli kohta. Teisisõnu, see on rõhu kogus, mida konteineril peaks olema vaja ellu jääda, et peatada veet tavalise jääga, selle asemel, et see muutuks Ice IIks.

Niisiis, et vastata esialgsele küsimusele: kui te külmunud vett mahutisse nii tugevaks, et see ei muutuks jääks, siis muutub see endiselt jääks, vaid teadusliku klassifikatsiooni ja selle sisemise struktuuri poolest jääks see veidi veidi teistsuguseks jääks. Teadus!

Boonusfakt:

  • On teoreetiseeritud, et rõhu all kuskil 1,55-5,62 terapaskalit jää muutub metalliks.

Jäta Oma Kommentaar