Titlen på dette indlæg synes at være et passende spørgsmål til en grundskolevidenskabseksamen, men svaret er langt mere kompliceret, end det først vises. Vi har alle lært os, at vand fryser ved 32 grader Fahrenheit, 0 grader Celsius, 273, 15 Kelvin. Det er dog ikke altid tilfældet. Forskere har fundet flydende vand så koldt som -40 grader F i skyer og endda kølet vand ned til -42 grader F i laboratoriet. Hvor lavt kunne de gå?
Det viser sig at være et vanskeligt problem at besvare. Når flydende vand afkøles under -42 grader F, krystalliseres det i is for hurtigt til, at forskere kan måle væskens temperatur. Så Emily Moore og Valeria Molinero fra University of Utah udviklede en sofistikeret computersimulering af 32.768 vandmolekyler (færre molekyler end der findes i en regndråbe), der lader dem se, hvad der skete med vandets varmekapacitet, densitet og komprimerbarhed, da det superkøles og bestemme, hvad der skete, da 4.000 af disse molekyler frøs. Deres resultater vises i tidsskriftet Nature .
Når temperaturen på vandet nærmer sig -55 grader F, danner vandmolekylerne tetrahedroner, hvor hvert molekyle bindes løst til fire andre molekyler. Vandets densitet falder, dets varmekapacitet øges, og dets kompressibilitet øges. "Ændringen i vandstruktur styrer den hastighed, hvorpå is dannes, " siger Molinero. ”Vi viser både termodynamikken i vandet og krystallisationshastigheden styres af ændringen i strukturen af flydende vand, der nærmer sig strukturen af is.” Under -55 grader F kan der stadig findes små bit flydende vand, men det ville gøre det kun i en utrolig kort tid, siger Molinero.
Denne superafkøling af vand er mulig, fordi vand har brug for en lille kerne eller isfrø for molekylerne til at danne krystaller og i meget rent vand "den eneste måde, du kan danne en kerne på, er ved spontant at ændre væskens struktur, " siger Molinero. Disse kerner dannes ikke eller bliver store nok, indtil strukturen af de flydende vandmolekyler nærmer sig fast is, hvilket ikke sker, før vandet bliver så utroligt koldt.
( HT: io9 )
