Вода достигает максимальной плотности при четырех градусах Цельсия.
Ученые Бристольского университета в Великобритании и Токийского университета в Японии объяснили аномальные свойства воды, которые она проявляет при охлаждении и замерзании. Для этого исследователи с помощью компьютерного моделирования внесли изменения в структуру молекулы H2O, наделив ее новыми особенностями. Об этом сообщает интернет-издание Хроника.инфо со ссылкой на lenta.ru.
Обычно жидкости при уменьшении их температуры становятся более плотными, однако вода достигает максимальной плотности при четырех градусах Цельсия. Ниже этой точки плотность вновь уменьшается, в результате чего лед плавает на поверхности водоемов. Кроме того, вода обладает высоким поверхностным натяжением, уступая жидкой форме ртути, высокой температурой кипения и является хорошим растворителем.
Такие физические особенности объясняются наличием водородных связей, которые образуются между молекулами воды. Последние соединяются друг с другом и формируют тетраэдр (треугольную пирамиду).
Ученые использовали суперкомпьютер для создания различных моделей молекулярной структуры воды. Для этого они варьировали параметр λ, называемый потенциалом Стиллингера-Вебера, который применяется для описания физических свойств веществ с тетраэдрическим расположением молекул. Исследователи проследили, как изменения потенциала влияли на плотность вещества и число химических связей между атомами (модель двух состояний). Это позволило вычислить, при каких значениях λ проявляются аномальные свойства воды.
Читайте также: Африканская пустыня Сахара стремительно расширяется
Оказалось, что при усилении потенциала Стиллингера-Вебера аномальные свойства воды, связанные с плотностью, становятся слабее. В результате максимальная плотность сдвигается в сторону фазового перехода жидкость-лед, и твердая форма воды теряет плавучесть. При уменьшении λ свойства, предсказываемые моделью двух состояний, также ослабляются.