Skrytý stav vody při -63 °C: Vědci konečně objasnili, proč led plave a voda se chová tak zvláštně

Vědci ze Stockholmské univerzity možná rozluštili dlouholetou záhadu, proč led plave a proč se kapalná voda při ochlazování pod 4 stupně Celsia roztahuje. Objevili totiž důkazy o skrytém kritickém bodě kapalina-kapalina v podchlazené vodě.

Výzkumníci použili rentgenové lasery k určení existence tohoto kritického bodu při teplotě -63 stupňů Celsia a tlaku přibližně 1000 atmosfér (asi 14 500 liber na čtvereční palec). Tento nález pomáhá vysvětlit neobvyklé chování vody a její jedinečné vlastnosti, včetně důvodu, proč kostky ledu plavou, a jak se kapalná voda roztahuje, když její teplota klesne pod 4 stupně Celsia.

Profesor chemické fyziky Anders Nilsson z oddělení fyziky Stockholmské univerzity uvedl, že se jim podařilo rentgenovat neuvěřitelně rychle, ještě než voda zamrzla, a pozorovat, jak přechod kapalina-kapalina mizí a objevuje se nový kritický stav. Voda, ačkoliv je nezbytná pro život, dlouho mátla vědce, protože se nepodobá žádné jiné látce. Její hustota, tepelná kapacita, stlačitelnost a viskozita reagují na změny teploty a tlaku způsoby, které se vymykají typickému chování kapalin. Většina materiálů se při ochlazování smršťuje a stává se hustší. Voda však toto pravidlo nedodržuje. Led plave a kapalná voda dosahuje své nejvyšší hustoty při asi 4 stupních Celsia, což způsobuje, že chladnější, hustší voda klesá ke dnu. Navíc, pokud se voda ochladí pod tuto teplotu, začne se roztahovat. V čisté vodě ochlazené pod 0 stupňů Celsia toto roztahování nejen pokračuje, ale i zrychluje.

Po desetiletí existovaly spekulace a různé teorie vysvětlující tyto pozoruhodné vlastnosti, a jedna z teorií předpokládala existenci kritického bodu. Nyní vědci potvrdili, že takový bod skutečně existuje. K odhalení tohoto nepolapitelného stavu se výzkumníci obrátili na ultrarychlé rentgenové laserové pulzy v zařízeních v Jižní Koreji. Tyto pulzy umožnily poprvé pozorovat vodu v neuvěřitelně krátkých časových měřítcích, dostatečně rychle na to, aby zachytily její strukturu před krystalizací v led.