इस पद का शीर्षक प्राथमिक-विद्यालय विज्ञान परीक्षा के लिए एक उपयुक्त प्रश्न प्रतीत होता है, लेकिन इसका उत्तर पहले की तुलना में कहीं अधिक जटिल है। हम सभी को सिखाया गया है कि पानी 32 डिग्री फ़ारेनहाइट, 0 डिग्री सेल्सियस, 273.15 केल्विन में जमा होता है। यह हमेशा मामला नहीं है, हालांकि। वैज्ञानिकों ने तरल पानी को बादलों में -40 डिग्री F के रूप में ठंडा और लैब में -42 डिग्री F तक ठंडा पानी पाया है। वे कितने कम जा सकते थे?
यह जवाब देने के लिए एक मुश्किल समस्या है। जब तरल पानी को -42 डिग्री F से नीचे ठंडा किया जाता है, तो यह वैज्ञानिकों के लिए तरल के तापमान को मापने के लिए बर्फ में बहुत जल्दी क्रिस्टलीकृत हो जाता है। यूटा विश्वविद्यालय के एमिली मूर और वेलेरिया मोलिनारो ने 32, 768 पानी के अणुओं (एक अणु में कम अणु पाए जा सकते हैं) का एक परिष्कृत कंप्यूटर सिमुलेशन विकसित किया, जो उन्हें यह देखने के लिए देता है कि पानी की गर्मी क्षमता, घनत्व और संपीड़ितता के साथ क्या हुआ क्योंकि यह सुपरकूल और निर्धारित करें कि उन अणुओं के 4, 000 के रूप में क्या हुआ। उनके परिणाम नेचर जर्नल में दिखाई देते हैं।
जैसे-जैसे पानी का तापमान -55 डिग्री F तक पहुंचता है, पानी के अणु टेट्राहेड्रोन का निर्माण करते हैं, प्रत्येक अणु के साथ चार अन्य अणुओं के लिए शिथिल बंधन होता है। पानी का घनत्व कम हो जाता है, इसकी गर्मी क्षमता बढ़ जाती है और इसकी संपीड़ितता बढ़ जाती है। "पानी की संरचना में परिवर्तन बर्फ के रूपों की दर को नियंत्रित करता है, " मोलिनेरो कहते हैं। "हम पानी के ऊष्मागतिकी दोनों को दिखाते हैं और क्रिस्टलीकरण दर तरल पानी की संरचना में परिवर्तन से नियंत्रित होती है जो बर्फ की संरचना के करीब पहुंचती है।" -55 डिग्री एफ के नीचे, तरल पानी के छोटे टुकड़े अभी भी मौजूद हो सकते हैं, लेकिन ऐसा होगा। केवल एक अविश्वसनीय रूप से थोड़े समय के लिए, मोलिनेरो कहते हैं।
पानी का यह सुपरकोलिंग संभव है क्योंकि पानी के लिए क्रिस्टल बनाने के लिए अणुओं के लिए पानी के एक छोटे से नाभिक या बीज की आवश्यकता होती है और बहुत शुद्ध पानी में "जिस तरह से आप एक नाभिक का निर्माण कर सकते हैं वह केवल तरल की संरचना को बदलकर है" जब तक तरल पानी के अणुओं की संरचना ठोस बर्फ के पास नहीं पहुंचती, तब तक वे नाभिक नहीं बनेंगे या बड़े नहीं होंगे, जो तब तक नहीं होते जब तक पानी अविश्वसनीय रूप से ठंडा नहीं हो जाता।
( HT: io9 )
