Tajuk jawatan ini nampaknya merupakan persoalan yang sesuai untuk peperiksaan sains sekolah rendah, tetapi jawapannya jauh lebih rumit daripada yang mula-mula muncul. Kita semua telah diajar bahawa air membeku pada 32 darjah Fahrenheit, 0 darjah Celsius, 273.15 Kelvin. Itu tidak selalu berlaku, walaupun. Para saintis telah menemui air cecair sebagai sejuk -40 darjah F di awan dan juga menyejukkan air ke -42 darjah F di makmal. Berapa rendahkah mereka boleh pergi?
Itu ternyata menjadi masalah rumit untuk dijawab. Apabila air cair disejukkan di bawah -42 darjah F, ia menjadi kristal terlalu cepat untuk saintis untuk mengukur suhu cecair. Oleh itu, Emily Moore dan Valeria Molinero dari Universiti Utah telah membangun satu simulasi komputer yang canggih daripada 32, 768 molekul air (molekul yang lebih sedikit daripada yang boleh didapati dalam hujan) yang membolehkan mereka melihat apa yang berlaku dengan kapasiti, ketumpatan dan kemampatan haba air itu kerana ia terlalu besar dan tentukan apa yang berlaku kerana 4, 000 molekul tersebut membeku. Keputusan mereka muncul dalam Alam jurnal.
Apabila suhu air mendekati -55 darjah F, molekul air membentuk tetrahedrons, dengan setiap molekul ikatan ikatan dengan empat molekul lain. Ketumpatan air berkurangan, kapasiti haba meningkat dan peningkatan mampatannya. "Perubahan struktur air mengawal kadar di mana bentuk es, " kata Molinero. "Kami menunjukkan kedua-dua termodinamik air dan kadar penghabluran dikawal oleh perubahan dalam struktur air cecair yang menghampiri struktur ais." Di bawah -55 darjah F, sedikit air cecair masih boleh wujud, tetapi ia akan berbuat demikian hanya untuk masa yang sangat singkat, kata Molinero.
Air supercooling ini mungkin kerana air memerlukan nukleus kecil atau benih ais untuk molekul untuk membentuk kristal dan dalam air yang sangat tulen "satu-satunya cara anda boleh membentuk nukleus ialah secara spontan mengubah struktur cecair, " kata Molinero. Mereka nukleus tidak akan membentuk atau tumbuh cukup besar sehingga struktur molekul air cair menghampiri ais yang padat, yang tidak akan berlaku sehingga air menjadi begitu sejuk.
( HT: io9 )
