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科普:零下44攝氏度水的物理性質最奇特
http://www.workercn.cn2017-12-31來源: 新華網
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  新華社北京12月31日電 瑞典一項新研究發現,水能在兩種不同的液相形態間振蕩切換,這種振蕩在零下44攝氏度最為劇烈,導致水的一些物理性質在這個溫度下表現得最為奇特。

  與其他物質相比,水的物理性質獨具特點。例如,多數物質的密度會隨溫度降低而增大,並且固態密度大於液態;但水的密度在4攝氏度時最大,而冰的密度反而比液態水小。一直以來科學家對這些特性的成因充滿好奇。

  斯德哥爾摩大學教授安德森·尼爾松領銜的團隊此前研究發現,水能以兩種不同密度的液相形態並存,並在兩者之間振蕩切換。

  在最新研究中,這個團隊利用X射線雷射器,在不同溫度下向高純度液態水樣本發射持續時間超短的X射線脈衝。在不改變壓力情況下,即使溫度低於零攝氏度,高純度水樣本的結冰率也很低。他們獲得的映像顯示,隨著溫度降低,水在兩種液態間的振蕩逐漸增強,在零下44攝氏度時這種振蕩狀態達到峰值。

  研究人員解釋說,兩種液態水的密度和粘度不同,水分子鍵的連結方式也不同。正是因為水不停地在兩種液相間振蕩,所以表現出了一些奇特物理性質。比如零攝氏度以下液態水會持續膨脹,而且溫度越低膨脹越明顯,壓縮性和熱容量也會顯著變化。在零下44攝氏度振蕩最劇烈時,水的物理性質也表現得最奇特。

  “過去幾十年來,(科學界)有很多猜測和理論來解釋水分子獨特性質的成因,以及為什麼隨著溫度降低,這些獨特性質表現得越發明顯。現在我們找到了這樣一個峰值,這意味著在壓力不斷升高過程中也存在一個拐點。”尼爾松說。

  這項研究即將發表在美國《科學》雜誌上。

 

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