Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Czy woda może zamarznąć w temperaturze pokojowej? Osoby obeznane z fizyką powiedzą, że tak: przy odpowiednim ciśnieniu. A przy ciśnieniu atmosferycznym? Dotychczas dopuszczano taką możliwość jedynie teoretycznie, ale teraz teoria może zmienić się w praktykę.

Kurt Vonnegut w powieści „Kocia kołyska" opisał wynalazek zwany „lodem-9" - wodę zamarzniętą w temperaturze pokojowej dzięki specyficznemu układowi cząsteczek. Drobina lodu-9 powodowała natychmiastowe zamarzanie ciekłej wody, z którą miała kontakt. Ale to oczywiście jedynie fantastyka naukowa.

Od dawna nauka przewidywała, że kryształki pewnych substancji, mające strukturę zbliżoną do kryształków lodu, mogą wyzwalać proces zamarzania wody w temperaturze wyższej niż 0º Celsjusza. Nie znaleziono takich substancji, ale to nie znaczy, że takie katalizatory nie mogą istnieć. Właśnie znaleziono minerał, który powoduje zamarzanie wody w dodatnich temperaturach, mimo że działa odrobinę inaczej, niż zakładano.

Dokładniej mówiąc, minerał znany jest od dawna i powszechnie spotykany, to fluorek baru (BaF2, sól kwasu fluorowodorowego i baru). Nowe są dla nas jego właściwości, odkryte przez doktora Alberta Verdaguera z hiszpańskiego Centrum Badań Nanotechnologicznych (Centre d'Investigació en Nanocičncia i Nanotecnologia).

Zespół dra Verdaguera badał pod mikroskopem właściwości fluorku baru do adsorpcji wody, ponieważ posiada on właśnie taką heksagonalną strukturę, jakiej poszukiwano. Niestety, mimo obiecującego ułożenia ścianek kryształu okazał się on słabym wyzwalaczem zamarzania wody. Przypadkiem jednak okazało się, że jego zdolności katalityczne w tym względzie ulegają drastycznemu powiększeniu, kiedy struktura kryształków zawiera defekty.

Szczegółowe badania z wykorzystanie mikroskopu optycznego oraz mikroskopu sił atomowych pozwoliły poznać zachowanie atomów substancji w takich szczególnych warunkach. W normalnych warunkach (pokojowej temperaturze, ciśnieniu atmosferycznym) fluorek baru kondensuje wodę dzięki dwuwymiarowym, lodopodobnym strukturom na powierzchni „zdefektowanych" kryształków.

Badania te pozwalają na lepsze zrozumienie powstawania i zachowania się błon wody na powierzchni materiałów, ich znaczenie dla stabilności różnych stanów i faz skupienia wody. Będą miały także jak najbardziej praktyczne zastosowania. Albert Verdaguer już zapowiedział rychłe powstanie materiałów pozwalających kontrolować proces kondensacji i zamarzania wody, zapewne nie będzie to sam fluorek baru, ponieważ minerał ten jest toksyczny.

Substancje o takich właściwościach pozwolą na skuteczne wywoływanie opadów deszczu lub śniegu. Można się też spodziewać zastosowania ich w zimowych sportach i rekreacji - do utrzymywania warstwy lodu lub śniegu przy dodatnich temperaturach. Możliwość stworzenia prawdziwego śniegu na trasie lub skoczni narciarskiej pozwoli na organizowanie zawodów mimo niesprzyjającej pogody. Inne możliwe wykorzystanie to „inteligentne" powierzchnie, reagujące według naszej woli na kontakt z wodą lub lodem, systemy ogrzewania lub chłodzenia, itp.

Wiedza teoretyczna pozwoli też lepiej zrozumieć wpływ różnego rodzaju zanieczyszczeń na pogodę i klimat. W atmosferze znajduje się wiele emitowanych przez człowieka związków chemicznych, pyłów, które również wpływają na procesy kondensacji i zamarzania wody.

Lód-9 z powieści Kurta Vonneguta okazał się zgubą dla ludzkości - upuszczony niechcący fragment spowodował zamarznięcie oceanów i całej wody na naszej planecie. Miejmy nadzieję, że żadna z wynalezionych przez Alberta Verdaguera substancji nie będzie tak niebezpieczna.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

/sprostowanie/

 

BaF2 posiada inna strukture niz wspomniana w tekscie. dokladniej rzecz biorac strukture CaF2. heksagonalna strukture ma powierzchnia o konkretnej orientacji - (111), o czym jest w temacie artykulu ( http://jcp.aip.org/jcpsa6/v132/i23/p234708_s1 ). tak na marginesie, struktury nieprymitywne kubiczne, czyli zwykle 'kostki' z czyms na sciankach rowniez beda mialy strukture heksagolnana, jesli je 'przekroic' na glownej przekatnej, np. zwykla sol kuchenna.

 

z toksycznoscia, to moze troche na wyrost. chyba trzeba byloby najesc sie tego do syta, zeby jednak sie nieco przytruc.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż dotychczas sądzono, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z University College London i University of Cambridge. Ich zdaniem, zawiera on niewielkie kryształki i nie jest całkowicie nieuporządkowanym amorficznym materiałem, jak woda. Przez dekady uważano, że lód poza Ziemią nie posiada struktury, jest amorficzny, gdyż znacznie niższe niż na Ziemi temperatury nie zapewniają wystarczająco dużo energii, by podczas zamarzania uformowały się kryształy.
      Autorzy nowych badań przyjrzeli się najpowszechniej występującej formie lodu we wszechświecie, amorficznemu lodowi o niskiej gęstości, który występuje w kometach, na lodowych księżycach czy w chmurach materiału, z których powstają gwiazdy i planety. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe wykazały, że lód taki najlepiej odpowiada wynikom analiz gdy nie jest w pełni amorficzny, a zawiera niewielkie kryształki o średnicy 3 nanometrów. Naukowcy przeprowadzili też badania, w czasie których krystalizowali (np. poprzez podgrzewanie) uzyskane w różny sposób próbki amorficznego lodu. Zauważyli, że ostateczna struktura krystaliczna lodu zależała od tego, w jaki sposób został oryginalnie utworzony. Stwierdzili też, że gdyby taki lód był w pełni amorficzny, to nie zachowałby żadnych informacji o swojej wcześniejszej strukturze.
      Teraz mamy dobre pojęcie, jak na poziomie atomowym wygląda najbardziej rozpowszechniony lód we wszechświecie. To bardzo ważna wiedza, gdyż lód bierze udział w wielu procesach kosmologicznych, na przykład w formowaniu się planet, ewolucji galaktyk czy przemieszczaniu materii we wszechświecie, wyjaśnia główny autor badań doktor Michael B. Davies.
      Lód na Ziemi to kosmologiczny ewenement z powodu wysokich temperatur panujących na naszej planecie. Ma dzięki nim uporządkowaną naturę. Uznawaliśmy, że lód w pozostałych częściach wszechświata jest jak unieruchomiona ciekła woda, nieuporządkowana struktura. Nasze badania pokazują, że nie jest to do końca prawda. I każą zadać pytanie o amorficzne struktury w ogóle. Takie materiały są niezwykle ważne dla nowoczesnych technologii. Na przykład światłowody powinny być amorficzne. Jeśli jednak zawierają niewielkie kryształki, a my będziemy potrafili je usunąć, poprawimy ich wydajność, dodaje profesor Christoph Salzmann.
      Badania prowadzono zarówno metodą symulacji komputerowych, jak i tworząc amorficzny lód. Metodami obliczeniowymi sprawdzano dwa rodzaje wirtualnego lodu. Jeden powstawał podczas obniżania temperatury wirtualnych molekuł wody do -120 stopni Celsjusza. W zależności od tempa schładzania otrzymany lód składał się ze struktury krystalicznej i amorficznej w różnych proporcjach. Okazało się, że właściwości wirtualnego lodu zawierającego 20% struktury krystalicznej i 80% amorficznej blisko odpowiadają właściwościom prawdziwego lodu amorficznego o niskiej gęstości, który badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Drugi rodzaj lodu składał się z niewielkich ściśniętych razem kryształków pomiędzy którymi symulowano istnienie struktury amorficznej. Taki lód wykazywał największe podobieństwo do prawdziwego kosmicznego lodu gdy zawierał 25% kryształków.
      Natomiast podczas badań eksperymentalnych uzyskiwano amorficzny lód o niskiej gęstości albo poprzez osadzanie pary wodnej na bardzo zimnej powierzchni, albo podgrzewając amorficzny lód o dużej gęstości. Następnie tak uzyskany amorficzny lód o niskiej gęstości był delikatnie podgrzewany, by miał wystarczająco dużo energii do utworzenia kryształów. Różnice w uzyskanej w ten sposób strukturze zależały od pierwotnej metody wytworzenia lodu. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że gdyby lód taki był całkowicie amorficzny, nie zachowałby pamięci o swojej pierwotnej strukturze.
      Lód to potencjalnie bardzo przydatny materiał w kosmosie. Mógłby posłużyć do ochrony pojazdu kosmicznego przed promieniowaniem czy do wytworzenia paliwa. Dlatego musimy lepiej rozumieć jego różne rodzaje i właściwości, podsumowuje doktor Davies.
      Źródło: Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.112.024203

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Lód kojarzy się z twardym, kruchym materiałem. I rzeczywiście taki jest w większości przypadków. Jednak okazuje się, że pojedyncze długie kryształy lodu są niezwykle elastyczne i po zgięciu powracają do oryginalnego kształtu. Takie kryształy uzyskał właśnie Limin Tong i jego koledzy z Uniwersytetu Zheijiang w Hangzhou w Chinach.
      Chińscy naukowcy uzyskali lodowe włókna wykorzystując parę wodną zamkniętą w niewielkiej komorze w temperaturze -50 stopni Celsjusza. Wykorzystali przy tym pole elektryczne, za pomocą którego przyciągali molekuły wody do wolframowej igły, gdzie krystalizowały, tworząc lodowe włókno o średnicy kilku mikrometrów.
      Następnie lód został schłodzony jeszcze bardziej. Temperaturę obniżano pomiędzy -70 a -150 stopni Celsjusza i zmierzono elastyczność włókna. Uczeni odkryli, że lód w takiej formie jest znacznie bardziej elastyczny niż jakikolwiek wcześniej uzyskany. Niektóre z włókien można było niemal zawijać w okręgi, a po zwolnieniu siły powracały one do oryginalnego kształtu.
      Dotychczas największe eksperymentalnie obserwowane odkształcenie sprężyste lodu wynosiło około 0,3%. My uzyskaliśmy 10,9% w lodowych włóknach, mówią autorzy badań. Teoretyczna granica odkształcenia lodu wynosi pomiędzy 14 a 16,2 procent.
       


      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy, w skład którego weszli uczeni ze Szwajcarskiego Instytutu Technologicznego w Zurichu (ETH Zurich), wykazał, że niemal wszystkie ziemskie lodowce tracą masę, a tempo utraty lodu przyspiesza. To najszerzej zakrojone i najbardziej dokładne badania tego typu. To również pierwsze badania, w których uwzględniono wszystkie lodowce na Ziemi, z wyjątkiem tych znajdujących się na Grenlandii i Antarktydzie.
      Autorzy badań uwzględnili w swoich analizach niemal 220 000 lodowców. Stwierdzili, że w latach 2000–2019 średnio każdego roku traciły one 267 gigaton (miliardów ton) lodu. To ilość wystarczająca, by każdego roku całą powierzchnię Polski zalała warstwa wody o głębokości niemal 1 metra. Widoczne jest też wyraźne przyspieszenie tempa utraty lodu. O ile bowiem w latach 200–2004 średnie roczne tempo utraty lodu wynosiło 227 GT, to w latach 2015–2019 było to 298 gigaton.
      Topnienie lodowców jest odpowiedzialne za 21% wzrostu poziomu oceanów – czyli za 0,74 mm przyrostu rocznie. Za połowę tego przyrostu odpowiada zwiększenie objętości wody spowodowane jej wyższą temperaturą, a pozostała 1/3 przyrostu to wina lodowców Grenlandii, Antarktydy oraz zmian ilości wody przechowywanej na lądach.
      Najszybciej tracą masę lodowce Alaski, Islandii i Alp. Zmiany klimatu bardzo silnie wpływają tez na lodowce w Pamirze, Hindukuszu i Himalajach. Szczególnie niepokojące jest to, co dzieje się w Himalajach. W porze suchej woda z lodowców jest ważnym źródłem zasilającym wielkie rzeki: Ganges, Indus i Bramaputrę. Obecnie przyspieszone topnienie tych lodowców działa jak bufor, dostarczając wodę ludziom żyjącym w regionie. Jeśli jednak tempo topnienia himalajskich lodowców będzie nadal przyspieszało, to w ciągu najbliższych dekad ludzie w Indiach i Bangladeszu doświadczą niedoborów wody i żywność, ostrzega Romain Hugonnet, główny autor badań, pracownik ETH Zurich i Uniwersytetu w Tuluzie.
      Naukowcy ze zdziwieniem zauważyli, że istnieją obszary, na których w latach 2000–2019 utrata masy lodowców... spowolniła. Obszary te to wschodnie wybrzeże Grenlandii, część Islandii i Skandynawii. specjaliści uważają, że przyczyną takiego stanu rzeczy jest anomalia pogodowa na Północnym Atlantyku, która spowodowała, że w latach 2010–2019 pojawiły się tam niższe temperatury i niższe opady, co spowolniło utratę lodu. Jest to jednak prawdopodobnie zjawisko przejściowe. Zauważono bowiem, że w innym miejscu świata dochodzi do zaniku podobnej anomalii. Tak zwana anomalia Karakorum spowodowała, że do roku 2010 lodowce Karakorum pozostawały stabilne, a w niektórych przypadkach nawet się rozrastały. Obecnie jednak tracą one masę podobnie jak inne lodowce.
      Na potrzeby analizy wykorzystano zdjęcia wykonywane od 1999 roku przez satelitę Terra. Okrąża on Ziemię co 100 minut na wysokości niemal 700 kilometrów. Naukowcy wykorzystali wszystkie wykonane przez niego zdjęcia i analizowali je przez 18 miesięcy za pomocą superkomputera na University of Northern British Columbia. W pracach, obok naukowców z Zurichu i Tuluzy, brali udział specjaliści z Uniwersytetów w Oslo, Ulsterze, Northern British Columbia i Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Badań nad Lasem, Śniegiem i Krajobrazem.
      Artykuł Accelerated global glacier mass loss in the early twenty-first century został opublikowany na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W latach 1979–2017 tempo rocznej utraty lodu w Antarktyce zwiększyło się 6-krotnie, stwierdzili glacjolodzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, Jet Propulsion Laboratory i holenderskiego Uniwersytetu w Utrechcie. Uczeni twierdzą, że to przyspieszone topnienie przyczyniło się dodatkowo o wzrost poziomu oceanów o ponad centymetr.
      To tylko wierzchołek góry lodowej. Z powodu roztapiania się lodów Antarktyki możemy spodziewać się w nadchodzących stuleciach wielometrowego wzrostu poziomu oceanów, mówi profesor Eric Rignot, główny autor badań.
      Rignot i jego współpracownicy przeprowadzili najszerzej zakrojoną ocenę pokrywy lodowej Antarktyki. Trwała ona przez 4 dekady, objęto nią 18 regionów zawierających 176 basenów i przyległe wyspy.
      Naukowcy ocenili, że o ile w latach 1979–1990 średnia roczna utrata masy lodu wynosiła 40 gigaton, by w latach 2009–2017 wzrosnąć do 252 gigaton. Rignot podkreśla, że jednym z głównych odkryć jest oszacowanie roli Antarktyki Wschodniej w utracie masy.
      Obszar Wilkes Land był zawsze istotnym regionem utraty lodu. To było widoczne już w latach 80. Prawdopodobnie region ten jest bardziej wrażliwy na zmiany klimatu niż dotychczas sądzono. Ważne jest, by to zbadać, gdyż znajduje się tam więcej lodu niż w Antarktyce Zachodniej i na Półwyspie Antarktyczym razem, stwierdza uczony.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Globalne ocieplenie i wywołane nim wycofywanie się lodu w Arktyce umożliwiły łatwiejszy dostęp do tamtej części globu. W połowie sierpnia ma rozpocząć się układanie pierwszego podmorskiego kabla telekomunikacyjnego w Oceanie Arktycznym. Połączy on Tokio i Londyn, a dzięki niemu czas oczekiwania na sygnał komunikacyjny pomiędzy oboma miastami skróci się z obecnych 230 do 168 milisekund.
      Obecnie planowane jest ułożenie trzech kabli. Dwa będą podążały Przejściem Północno-Zachodnim, a jeden wzdłuż wybrzeży Rosji. Najdłuższy z nich będzie jednocześnie najdłuższym pojedynczym włóknem optycznym.
      Kładzenie kabla w Arktyce będzie trudnym i niebezpiecznym zadaniem, ponadto prace będzie można prowadzić tylko przez kilka miesięcy w roku. Jednak, jak mówi Dennis Cezarenko, dyrektor Polarnet Project, ma to tę zaletę, że kablowi nie będą zagrażały trawlery i kotwice, które kilka razy w roku przerywają kable w cieplejszych wodach.
      W kablach biegnących na północ od Ameryki Północnej sygnał będzie wzmacniany co 50-100 kilometrów za pomocą optycznych wzmacniaczy. Planowane jest też wydrążenie tunelu w przesmyku Boothia, dzięki czemu nie trzeba będzie prowadzić kabla wokół półwyspu Boothia. Z kabla skorzystają też izolowane, lokalne społeczności w kanadyjskiej Arktyce.
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...