Ученые подтвердили существование двух фазовых состояний жидкой воды

Физики впервые на практике продемонстрировали, что жидкая вода на самом деле существует в двух разных фазовых состояниях. Различия между этими состояниями исчезают при охлаждении до температуры от -58 до -66 градусов Цельсия и при сжатии до давления 800-1000 атмосфер. Это открытие, сообщила пресс-служба Стокгольмского университета, помогает объяснить многие странности в свойствах и поведении воды. Об этом пишет .

Долгое время считалось, что вода может существовать только в одном жидком состоянии. Однако эксперименты 2020 года с переохлажденной водой указали на существование двух ее форм: «жидкости высокой плотности» и «жидкости низкой плотности», которые различаются плотностью, теплоемкостью и другими физическими свойствами.

Разделение этих двух форм оказалось чрезвычайно трудным, что долгое время не позволяло физикам определить их характерные особенности и наличие критической точки. Эта точка представляет собой особое сочетание температуры и давления, при котором исчезают различия в свойствах разных фаз вещества.

Ученые впервые подтвердили существование этой критической точки для двух форм жидкой воды, экспериментируя с мощными рентгеновскими лазерами и аморфным льдом. В отличие от обычного льда, аморфный лед имеет неупорядоченную структуру, что влияет на его физические характеристики.

Европейские, южнокорейские и канадские физики установили, что быстрое нагревание аморфного льда приводит к образованию уникальной фазовой формы воды, при которой различия между двумя жидкими формами исчезают. Это происходит при температуре от -58 до -63 градусов Цельсия и давлении около 800-1000 атмосфер. Даже небольшие изменения температуры или давления приводят к «смешиванию» жидкостей высокой и низкой плотности.

Результаты измерений согласуются с теоретическими моделями и данными косвенных измерений характеристик жидкой воды. Это подтверждение помогает объяснить многие аномалии, в том числе необычные изменения плотности при охлаждении до 0-4 градусов Цельсия и низкую плотность льда, которые не наблюдаются в других жидкостях ни на Земле, ни в космосе.