کشف حالت چهارم برای آب توسط دانشمندان

|
۵ دیدگاه
types-of-liquid_

آب، حیاتی ترین عنصر روی کره زمین است و حدود ۶۰ درصد بدن انسان را نیز تشکیل می‌دهد، و اکنون مشخص شد که این ماده عجیب تر از چیزی است که تا کنون تصور می شد.

به گزارش کلیک، محققینی که مشغول تحقیق بر روی خواص فیزیکی آب بوده اند، متوجه شدند زمانی که آن را بین ۴۰ تا ۶۰ درجه سلسیوس گرم می کنند “دمای متقاطق” را رد کرده و شروع به تبدیل بین دو حالت مایع می کند.

همه ما به سه حالت آب عادت کرده‌ایم و تصور اینکه حالتی به جز جامد، مایع و گاز داشته باشد، برایمان سخت است. اما از بسیاری جهات، آب ساده و قدیمی ما چیزی بر خلاف هر ماده دیگری در کره زمین است.

به استثنای جیوه، آب بالاترین کشش سطحی در بین مایعات را دارد. همچنین یکی از موادی است که حالت جامد آن می‌تواند روی حالت مایع خود شناور باشد و بر خلاف بسیاری از مواد شناخته شده، آب زمانی که یخ می زند، منبسط می شود.

این ماده همچنین نقطه جوش عجیبی دارد. در حالی که نقطه جوش سایر هیدروکسیدها مانند تلورید هیدروژن و سولفید هیدروژن، با کاهش سایز مولکولی کاهش میابد، اما H2O برای چنین وزن مولکولی کمی، نقطه جوش بالایی دارد.

فیلیپ بال در مجله نیچر اشاره می‌کند “هیچ‌کس به درستی آب را نمی‌شناسد. اعتراف به این نکته شرم آور است اما ماده ای که دو سوم سیاره ما را می پوشاند هنوز یک راز است. بدتر از همه این است که هرچه بیشتر بررسی می‌کنیم، مشکلات نیز بیشترمی شوند: تکنیک جدید اکتشاف ساختار مولکولی آب در حالت مایع، معماهای بیشتری را بر می انگیزاند.”

اکنون فیزیکدانان نشان دادند که جایی بین ۴۰ تا ۶۰ درجه سلسیوس(۱۰۴ تا ۱۴۰ درجه فارنهایت) آب مایع می تواند تغییر حالت داده و خواص جدیدی را به نمایش بگذارد.

تیم بین المللی به سرپرستی فیزیکدانی با نام لورا مایسترو از دانشگاه آکسفورد، تعدادی از این خواص را بررسی کرده اند. آن ها مواردی همچون رسانش گرمایی، ضریب شکست، رسانایی، کشش سطحی و گذردهی نسبی را مد نظر داشته و این که این موارد چطور به نواسانات دمایی بین ۰ تا ۱۰۰ درجه سلسیوس پاسخ می دهند.

زمانی که آب به ۴۰ درجه می رسد، همه چیز شروع به تغییر می کند و خواص تا ۶۰ درجه همچنان در حال تغییر بودند. هر یک از این خواص “دمای متقاطع” مختلفی در این آستانه داشتند و محققین معتقدند این امر به دلیل تغییر فاز آب است.

این تیم لیستی از این موارد تهیه کرده است: تقریبا۶۴ درجه سلسیوس برای رسانش گرمایی، ۵۰ درجه سلسیوس برای ضریب شکست، ۵۳ درجه برای رسانایی، و ۵۷ درجه برای کشش سطحی.

هنوز مشخص نیست دقیقا چه اتفاقی می افتد اما حقیقت این است که آب می‌تواند بین دو حالت کاملا متفاوت از مایع در دمای خاص، خواصی غیرعادی از خود نشان دهد.

مولکول های آب اتصالات بسیار کوتاهی بین یکدیگر دارند و این پیوند هیدروژنی ضعیف تر از پیوندهایی است که اتم های هیدروژن و اکسیژن بین خودشان دارند. به همین دلیل پیوندهای هیدروژنی که مولکول های آب را به هم وصل می کنند، دائما شکسته و مجدد برقرار می شوند با این وجود در این آشفتگی ساختار و قوانین مشخصی وجود دارد. فیزیکدانان می گویند همین مساله خواص غیرعادی به آب بخشیده است اما هنوز کسی دقیقا نمی‌داند که این قوانین چگونه کار می کنند.

نتایج به دست آمده توسط مایسترو و تیمش باید توسط یک تیم مستقل دیگر تکرار شود تا پس از آن بتوان آن را به سایر حالت های این ماده تعمیم داد و آن را به رسمیت شناخت. آن‌ها معتقدند کشفشان تاثیر زیادی بر درک نانو و سیستم های بیولوژیک خواهد داشت.

آن‌ها در مقاله خود نوشتند “برای مثال، خواص نوری نانو ذرات فلزی(طلا و نقره) پراکنده در آب و خواص انتشار…نقاط کوانتومی استفاده شده برای هدف قرار دادن تومورها، رفتار منحصر به فردی را در این دما نشان می دهند.”

مهرنوش چمنی
از این نویسنده

۵ دیدگاه

توسط: بهرام

به این نمیگن حالت چهارم. بلکه تغییر فاز در حالت مایع است. آب در گذر از ۴ درجه سلسیوس هم یک تغییر فاز را تجربه میکند که نتیجه اش افزایش حجم با کاهش دماست که غیرمعمول است.

    توسط: حسین

    تغییر فاز ینی چی پس؟ ینی از یه حالتی به حالت دیگه رفتن دیگه. حالا اون حالتا میتونه فرضا مایع و جامد باشه، یا دونوع جامد مختلف (مثل مونوکرومیک و رومبیک توی گوگرد). تو این مورد دو حالت مایع هستش.

      توسط: بهرام

      کلا حالاتی که برای مواد ذکر شده: جامد، مایع، گاز و پلاسما و یک مورد دیگر(جدید مطرح شده و ناپایدار است) هستند.
      اما اون چیزی رو که شما میگی مثلا دو نوع گوگرد یا دو نوع مس که در حالت «جامد» هستند بلورهاشون به شکلهای متفاوتی نظم میگیرند و نتیجه دو یا چند نوع گوگرد جامد داریم که هم گوگرد هستند و هم جامد ولی مثلا یکی ساختار بلوری از انواعی که گفتید داره و یکی بی شکل است. بعضی مواد نظیر فولاد هم بسته به درصد کربن در دماهای مختلف تغییر فاز میدهند و در نتیجه خواص متفاوتی نشان میدهند.

توسط: سارا شمسایی

خدا بیامرزه ارسطو و پدر و مادرش رو که متولد شد و وقت خودش رو صرف جستجوی حقیقت(روشنایی) و دوستداری اون پرداخت، وگرنه دیدگاه صفحه ای زمین افلاطون هم میشد یه الهه دیگه! واسه چی می خوایم اینقدر اونچیزی رو که نمی شناسیم، ازش یه الهه بسازیم؟ بهتر نیست در چنین موردی ذکر بشه که در هنگام تغییر دما ۴۰-۶۰ خواص شروع به تغییر می کنن و خواصی ناشناخته ایجاد می شن که محققین در این تحقیقات در پی یافتن چگونگی پدیدارهای پدیده ها هستن؟ وقتی از تیتر خبر کشف حالت چهارم حرف میزنید، یعنی یک حالت دیگر کشف شده و اثبات؛ در حالی که این شاید به این دلیل باشه که در این دما بعضی از ملکول ها با نزدیک بودن به منبع انرژی افزایش دما زودتر افزایش دما پیدا کرده و تغییر خاصیت خاصی رو پیدا می کنن و ملکول های دیگه دیرتر خاصیت اونها تغییر می کنه و اما باز برای تغییر هر خاصیت دمایی خاص لازم هست و این پیچیدگی موجب شکل گیری مجموعه از خواص ناشناخته برای این موجود هست و حالتی از ناشناختگی خواص مابین این دلتای دمایی ایجاد میشه! پس اینجا شاید ما نه تنها یک حالت چهارم نداشته باشیم، بلکه ممکن هست بتونیم در این تغییر بسته به مجموعه خواص نسبت به نقاط جسم و دما، شاهد حالات بسیاری باشیم! اما این تحقیقات شاید بتونه به بشر کمک کنه که از این تغییر مجموعه خاصیت آب در دما و نقاط مختلف جسم نسبت به نزدیکی یا دوری از منبع انرژی دما، واسه کارهای بسیاری استفاده کنه. پس این تحقیقات مهم هستن و اما باز باید گفت که اسم حالت چهارمی آوردن در این مرحله ناشناختگی، بستن ذهن هست؛ چون ذهن وقتی در شک نشناختن بمونه، لذت و کرم تحقیق کردن، بیشتر به جونش میفته، اما وقتی که خیال کنه مسئله حل هست و بسته، لذت بازی و تحقیق واسه ذهن نیست و چیزی عبث واسش هست. پس شاید بهتر باشد تیتر خبر این باشد: «تلاش برای کشف مجموعه خواص جدید و ناشناخته ای از آب».

    توسط: محمدرضا مرتضایی

    شاید حق با شما باشه ولی تیتر خبر عینا ترجمه تیتر انگلیسی اونه که ترجمه شده

جهت ارسال پیام و دیدگاه خود از طریق فرم زیر اقدام و موارد زیر را رعایت نمایید:
  • پر کردن موارد الزامی که با ستاره قرمز مشخص شده است اجباری است.
  • در صورتی که سوالی را در بخش دیدگاه مطرح کرده باشید در اولین فرصت به آن پاسخ داده خواهد شد.