حالت دوم آب مایع کشف شد

فیزیکدانان هنگام بررسی خواص فیزیکی آب دریافتند زمانی که آب بین 40 ‌‌تا 60 درجه سانتیگراد گرم می شود، به دمای همگذری (crossover temperature) رسیده و به نظر می رسد که بین دو حالت مختلف مایع تغییر وضعیت می دهد.

کد خبر: ۱۳۳۴۵۶

تاریخ: ۲۴ آبان ۱۳۹۵ - ۱۹:۲۵

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از پایگاه اینترنتی ساینس الرت، آب یکی از اساسی ترین ترکیبات روی زمین است و حدود 60 درصد از وزن بدن انسان را تشکیل می دهد اما اکنون مشخص شده که عجیب تر از چیزی است که تاکنون تصور می کردیم.
محققان حین بررسی خواص فیزیکی آب متوجه شدند، زمانی که آب بین 40 تا 60 درجه سانتیگراد گرم می شود، به یک 'دمای همگذری' رسیده و به نظر می رسد که بین دو حالت مختلف مایع تغییر وضعیت می دهد.
آب به عنوان یک ترکیب شیمیایی، برای حیات روی زمین ضروری است و تصور حالت دیگری برای آب به غیر از سه حالت اساسی جامد، مایع و گاز بسیار دشوار است. (تحت شرایط بسیار نادری، آب می تواند به حالت دیگری شبیه پلاسما تبدیل شود)؛ اما از بسیاری جهات آب برخلاف سایر مواد روی زمین عمل می کند.
به استثنای جیوه، آب نسبت به تمامی مایعات بیشترین کشش سطحی را دارد و همچنین یکی از تنها مواد شناخته شده ای است که حالت جامد آن می تواند بر روی حالت مایع شناور شود و تقریبا برخلاف تمام مواد شناخته شده دیگر، حجم آب زمانی که یخ می زند افزایش می یابد.
آب همچنین نقطه جوش نامتعارفی دارد. درحالیکه نقطه جوش سایر هیدریدها مانند 'تلورید هیدروژن' و 'سولفید هیدروژن' با کاهش اندازه مولکول آنها کاهش می یابد، H2O برای چنین وزن مولکولی پایینی، نقطه جوش بسیار بالایی دارد.
اکنون فیزیکدانان نشان داده اند که آب مایع در دمایی بین 40 تا 60 درجه سلسیوس (104 و 140 درجه فارنهایت) می تواند تغییر حالت دهد و بسته به حالتی که می گیرد یک سری خواص جدید نشان دهد.
در این مطالعه یک گروه بین المللی از محققان به ریاست لورا مسترو از دانشگاه آکسفورد در انگلیس، شماری از ویژگی های خاص آب را بررسی کردند.
محققان ویژگی هایی مانند رسانش گرمایی، ضریب شکست، کشش سطحی و ثابت دی الکتریک (چگونگی نفوذ میدان الکتریکی در یک ماده) و چگونگی واکنش آنها نسبت به نوسانات در درجه حرارت های میان صفر تا 100 درجه سلسیوس را بررسی کردند.
محققان دریافتند زمانی که آب به دمای 40 درجه سلسیوس می رسد، ویژگی های آن شروع به تغییر می کنند و این تغییرات تا زمانیکه آب به دمای 60 درجه سلسیوس برسد، در تمام خواص آب ادامه دارد.
همچنین محققان متوجه شدند هر ویژگی، یک دمای همگذری متفاوت دارد و تصور می کنند علت این موضوع تغییر آب مایع به یک فاز متفاوت باشد.
محققان برخی از این دماهای همگذری، از جمله دمای حدود 64 درجه سلسیوس برای رسانش گرمایی، 50 درجه سلسیوس برای ضریب شکست، حدود 53 درجه سلسیوس برای رسانایی و 57 درجه سلسیوس برای کشش سطحی را در فهرستی طبقه بندی کردند و به عنوان نتیجه گیری اعلام کردند که در طیف صفر تا 100 درجه سلسیوس، آب مایع در بسیاری از ویژگی های آن دارای یک دمای همگذری نزدیک به 50 درجه سلسیوس است.
هنوز دلیل این امر واضح نیست، ولی آنچه مسلم است این است که آب می تواند در دماهای مشخصی، بین دوحالت کاملا متفاوت مایع اصطلاحا سوییچ کند و دلیل خواص غیر متعارف آب نیز همین واقعیت است. پیوند مولکولی آب هیدروژنی است و از پیوند هیدروژن - اکسیژن اتم های آن بسیار ضعیف تر است؛ بنابراین پیوند هیدروژنی بین مولکول ها به راحتی شکسته شده و تغییر می کنند.
نتایج این تحقیق در نشریه بین المللی Nanotechnology منتشر شده است.