液態水的第二個狀態,科學家這樣解釋
地球上的大部分物質有三種狀態--固態,液態和氣態。根據環境和以及配置特定元素的分子,它可以從一個狀態轉變為另一個狀態,一些元素甚至可以具有多種的固體形式(碳可作為金剛石存在,也可作為石墨存在)。
我們曾經認為水也遵循這個標準,作為液體,固體(冰)或氣體(蒸氣)存在。但H?O(水)可能不像我們以前想像的那麼簡單。
在上個月在「國際納米技術雜誌」上發表的論文中,研究人員發現水的一些物理性質在特定溫度範圍內變化,實質上導致液態水有兩個不同的狀態。
在50°至60℃(122°至144°華氏度)之間,水的某些性質,如其表面張力或其折射率,與在其液體狀態下預期的表現非常不同。液態水中的兩種可能狀態,是在50±10℃的溫度範圍內交叉的雙線性行為。
諾森比亞大學物理的Rodrigo Ledesma-Aguilar分享了他對這種奇怪行為的潛在解釋。
這種不尋常的行為可能被水的分子結構解釋,H?O(水)是有趣的,因為它的形狀像一個箭頭,氧原子的每一邊有兩個氫原子。「分子中的電子傾向於以不對稱的方式分布,使得氧側相對於氫側帶負電荷。」Ledesma-Aguilar解釋說。
因此,水的性質傾向於不同於其他液體的性質,並且該第二狀態可能是這種發散行為的另一示例。Ledesma-Aguilar還指出,水的第二種狀態是讓人想起了液態結晶。「分子之間的氫鍵在低溫下保持一定的順序,但是最終在較高溫度下可能需要第二個不太有序的液相。這可以解釋研究人員在他們的數據中觀察到的扭結。」
無論導致液態水形成第二種狀態是什麼原因,它的發現使我們更好地了解我們的星球和我們自己。畢竟,超過三分之二的地球被水覆蓋,它是生命的重要組成部分。
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