Вода вражає спектром незвичайних властивостей. /Фото: playingwithrain.com, apeejay.news
Вода – це, мабуть, найважливіший ресурс на планеті, адже жодна жива істота не здатна без неї прожити. І, зважаючи на її важливість для людства, здається, що всі ми знаємо про неї все. Однак наука регулярно робить дивовижні відкриття, пов'язані з водою, а в повсякденному житті ми використовуємо лише малу частку всіх можливостей та здібностей найвідомішої рідини у світі. До вашої уваги нетривіальних фактів про властивості води.
1. Гаряча вода замерзає швидше за холодну
Якщо розбризкати навколо себе гарячу воду – вона застигне в кристали за мить. /Фото: science.howstuffworks.com
Досить неочевидним, але цікавим явищем, що з водою, є так званий Ефект Мпемби. Отримавши свою назву на честь танзанійського студента Ераст Б. Мпемби, цей феномен полягає в тому, що гаряча вода замерзатиме швидше, ніж холодна.
Заради справедливості, варто уточнити, що не всі вчені взагалі вірять, що цей ефект дійсно існує, хоча цю особливість замерзання води відзначали ще з античних часів. Втім, є й логічне пояснення, чому так може відбуватися: гаряча рідина швидше випаровується, залишаючи менший обсяг, який замерзатиме, відповідно, для цього потрібно менше часу.
2. Вода може мати негативну температуру
Багато хто з нас проводив цей кумедний досвід будинку, а він працює на негативній температурі води. /Фото: playingwithrain.com
Всім відомий стандарт переходу температури з плюсової мінусової частини шкали – це температура, коли вода замерзає, позначена як 0°C. Ось тільки сама Н2О далеко не завжди дотримується цієї умови. Виявляється, за певних обставин вода може існувати фактично в негативній температурі – коли вона охолоджується нижче 0°C, але при цьому не переходить у стан льоду.
Називають цей феномен просто і влучно – «переохолодження» води. Причому воно відбувається не в межах похибки: за інформацією редакції novate.ru, вченим удалося остудити воду до -48 ° C без повного замерзання, і це не створюючи якихось особливих умов. Втім, наука давно знає, чому вода так поводиться: справа в тому, що їй необхідна основа для замерзання, тобто для скріплення між собою молекул води, а якщо вона досить чиста, без домішок, то і замерзати буде важче.
3. Суперіонна вода
У космосі вода може перетворитися на суперстійкий чорний лід. /Фото: livescience.com
У космосі вода теж поводиться незвично, негаразд, як Землі. Наприклад, на гігантських газових планетах, на зразок Урана чи Нептуна, вона замерзає в унікальну форму, яку називають суперіонним льодом (також – суперіонна вода). Фішка цього матеріалу в тому, що він має одночасно властивості і твердого, і рідкого стану.
Виходить так тому, що при утворенні суперіонного льоду в умовах сильного тиску і температури молекули води розміщені в кристалічній решітці, а іони водню всередині неї рухаються як в рідині. Цікаво, що такий стан води дуже стійкий до високого тиску та температури. А ще суперіонний лід нетипово виглядає – він стає темного, аж до чорного кольору.
4. «П'ятий стан» матерії
Візуалізація створення П'ятого стану матерії, що вивчається на воді. /Фото: popularmechanics.com
Традиційними вважаються чотири стани матерії: тверде тіло, рідина, газ та плазма. Але квантові фізики теоретично припустили існування так званого «п'ятого стану» матерії. І хоча це явище, відоме як конденсат Бозе-Ейнштейна (КБЕ), гіпотетично може бути притаманним деяким матеріалам, всі 30 років досліджень базується саме на вивченні поведінки води.
Сьогодні відомо, що КБЕ утворюється за надзвичайно низьких температур, які наближені до абсолютного нуля. Феномен стану води в таких умовах полягає в тому, що атоми перестають бути окремими та індивідуальними та об'єднуються у загальну квантову сутність. П'ятий стан матерії схожий на хвилю без вираженої дії окремих частинок, і це дозволяє матеріалам мати, наприклад, надплинність.
5. Вода – універсальний розчинник
Вода розчиняє найбільшу кількість речовин серед усіх рідин. /Фото: apeejay.news
Здавалося б, про це знають усі – вода є «універсальним розчинником». І хоча в сучасному світі ми зазвичай уявляємо розчинники як щось хімічне та їдке, що працює тим, де вода не може, важливо не забувати, на що Н2О справді здатна. Просто ми у повсякденному житті не особливо звертаємо на це увагу – для нас це надто звично.
Справа в тому, що вода дійсно розчиняє не просто широкий асортимент речовин: за даними редакції novate.ru вона є розчинником для найбільшої кількості речовин серед усіх рідин на Землі. Ця здатність пояснюється тим, що атом кисню має негативний заряд, а два атоми водню — позитивний. І якби вода не вміла розчиняти більшість речовин, ми не тільки не могли б зробити чай солодким, а наш організм не буде здорово функціонувати.
6. Потрійна точка води
Відтворення досягнення потрійної точки води. /Фото: youtube.com
Температурні викрутаси води не обмежуються лише можливостями залишатися гарячою в космічному льоду або не замерзати при мінусі. Вода ще й має унікальну властивість, яку в науці називають «потрійною точкою», а полягає вона в тому, що вона може одночасно і однорідно перебувати у всіх трьох традиційних станах – твердому, рідкому та газоподібному.
Для цього потрібні особливі умови: температура 0,01 ° C та тиск 0,00604 атмосфери. Але відтворення потрійної точки води відбувається регулярно і в різних куточках планети через важливе значення отриманих показників у масі сфер. Потрійна точка води є основною точкою відліку для калібрування приладів вимірювання температури і тиску – тобто, без цього феномена у нас вдома не було б працюючого градусника.
На додаток до теми: Кріовулкани та крижані музичні інструменти: 7 нетривіальних фактів про замерзлу воду