Naslov ovog posta činio bi se prikladnim pitanjem za ispit iz osnovne škole, ali odgovor je puno složeniji nego što se čini. Svi smo naučeni da se voda smrzava na 32 stupnja Farenhejta, 0 stepeni Celzijusa, 273, 15 Kelvina. Ali to nije uvijek slučaj. Znanstvenici su pronašli tekuću vodu hladnu kao -40 stupnjeva F u oblacima, te čak ohladili vodu do -42 stupnjeva F u laboratoriju. Koliko nisko bi mogli ići?
Pokazalo se da je težak problem odgovoriti. Kad se tekuća voda ohladi ispod -42 stupnjeva F, ona se prebrzo kristalizira u ledu da bi znanstvenici mogli mjeriti temperaturu tekućine. Tako su Emily Moore i Valeria Molinero sa Sveučilišta u Utahu razvili sofisticiranu računalnu simulaciju 32.768 molekula vode (manje molekula nego što ih se može naći u kišnici) koje su im omogućile da vide što se dogodilo s toplotnim kapacitetom, gustoćom i stlačivošću vode dok se ona hladila i utvrditi što se dogodilo dok je 4.000 tih molekula zamrzlo. Njihovi se rezultati pojavljuju u časopisu Nature .
Kako se temperatura vode približava -55 stupnjeva F, molekule vode tvore tetraedre, pri čemu se svaka molekula lagano veže na četiri druge molekule. Gustoća vode opada, povećava se njezin toplinski kapacitet i povećava se njena stlačenost. "Promjena strukture vode kontrolira brzinu kojom se formira led", kaže Molinero. "Pokazujemo kako termodinamika vode, tako i brzina kristalizacije kontroliraju promjena strukture tekuće vode koja se približava strukturi leda." Ispod -55 stupnjeva F, još uvijek mogu postojati sitni komadići tekuće vode, ali to bi učinili samo za nevjerojatno kratko vrijeme, kaže Molinero.
Ovo pregrijavanje vode moguće je jer vodi treba malo jezgre ili sjemena leda da molekule formiraju kristale i u vrlo čistoj vodi "jedini način na koji možete stvoriti jezgro jest spontanim mijenjanjem strukture tekućine", kaže Molinero. Te se jezgre neće formirati ili rasti dovoljno velike sve dok se struktura molekula tekuće vode ne približi strukturi čvrstog leda, što se ne događa dok voda ne postane tako nevjerojatno hladna.
( HT: io9 )
