Το νέο μοντέλο διευκρινίζει γιατί το νερό παγώνει σε μια σειρά θερμοκρασιών
Το νερό είναι ένα από τα πιο σημαντικά μόρια στη γη. Είναι απαραίτητο για τη ζωή και χρησιμοποιείται επίσης σε μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανικών και εμπορικών εφαρμογών. Ωστόσο, ένα πράγμα που κάνει το νερό μοναδικό είναι η συμπεριφορά του. Σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες ουσίες, το νερό δεν παγώνει σε μία μόνο θερμοκρασία. Αντ 'αυτού, παγώνει σε μια σειρά θερμοκρασιών, από 0 βαθμούς Κελσίου (32 βαθμούς Φαρενάιτ) έως -200 βαθμούς Κελσίου (-328 βαθμούς Φαρενάιτ).
Αυτή η ασυνήθιστη συμπεριφορά οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια του νερού είναι σε θέση να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Αυτοί οι δεσμοί υδρογόνου είναι αδύναμοι, αλλά είναι αρκετά ισχυροί για να συγκρατούν τα μόρια του νερού μαζί σε μια υγρή κατάσταση σε θερμοκρασίες πάνω από 0 βαθμούς Κελσίου. Ωστόσο, καθώς πέφτει η θερμοκρασία, οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού γίνονται ισχυρότεροι και τα μόρια του νερού αρχίζουν να σχηματίζουν κρυσταλλική δομή. Αυτή η κρυσταλλική δομή είναι αυτό που ονομάζουμε πάγο.
Η θερμοκρασία στην οποία τα παγώνει το νερό εξαρτάται από έναν αριθμό παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της πίεσης, της παρουσίας ακαθαρσιών και του μεγέθους των σταγονιδίων νερού. Κάτω από την κανονική ατμοσφαιρική πίεση, το καθαρό νερό παγώνει σε 0 βαθμούς Κελσίου. Ωστόσο, εάν η πίεση αυξηθεί, το σημείο κατάψυξης μειώνεται. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το νερό βράζει σε υψηλότερη θερμοκρασία σε επίπεδο θάλασσας από ό, τι σε υψηλότερα υψόμετρα.
Η παρουσία ακαθαρσιών μπορεί επίσης να μειώσει το σημείο κατάψυξης του νερού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το αλμυρό νερό παγώνει σε χαμηλότερη θερμοκρασία από το καθαρό νερό. Τα ιόντα άλατος παρεμβαίνουν στον σχηματισμό δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού, γεγονός που καθιστά πιο δύσκολο το νερό να παγώσει.
Το μέγεθος των σταγονιδίων νερού μπορεί επίσης να επηρεάσει το σημείο κατάψυξης. Τα μικρά σταγονίδια νερού παγώνουν σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τα μεγάλα σταγονίδια νερού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η επιφάνεια ενός μικρού σταγονιδίου νερού είναι μεγαλύτερη σε σχέση με τον όγκο του, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότερα μόρια νερού στην επιφάνεια που μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους.
Η συμπεριφορά κατάψυξης του νερού είναι σημαντική για διάφορους λόγους. Επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται το νερό στο περιβάλλον και είναι επίσης σημαντικό για την κατανόηση μιας ποικιλίας βιομηχανικών και εμπορικών διεργασιών. Με την κατανόηση των παραγόντων που επηρεάζουν το σημείο κατάψυξης του νερού, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τη συμπεριφορά αυτού του σημαντικού μορίου.
