Tittelen på dette innlegget vil virke som et passende spørsmål for en grunnfagseksamen, men svaret er langt mer komplisert enn det først vises. Vi har alle blitt lært at vann fryser ved 32 grader Fahrenheit, 0 grader Celsius, 273, 15 Kelvin. Det er ikke alltid tilfelle. Forskere har funnet flytende vann så kaldt som -40 grader F i skyer og til og med avkjølt vann ned til -42 grader F i laboratoriet. Hvor lavt kunne de gå?
Det viser seg å være et vanskelig problem å svare på. Når flytende vann blir avkjølt under -42 grader F, krystalliserer det seg til is for raskt til at forskere kan måle temperaturen på væsken. Så Emily Moore og Valeria Molinero fra University of Utah utviklet en sofistikert datasimulering av 32.768 vannmolekyler (færre molekyler enn man finner i en regndråpe) som lot dem se hva som skjedde med vannets varmekapasitet, tetthet og komprimerbarhet mens det ble superkjølt og bestemme hva som skjedde da 4000 av disse molekylene frøs. Resultatene deres vises i tidsskriftet Nature .
Når temperaturen på vannet nærmer seg -55 grader F, danner vannmolekylene tetraedre, hvor hvert molekyl bindes løst til fire andre molekyler. Vannets tetthet avtar, dets varmekapasitet øker og dets komprimerbarhet øker. "Endringen i vannstruktur styrer hastigheten som isen dannes, " sier Molinero. "Vi viser både termodynamikken i vann og krystallisasjonshastigheten styres av endringen i strukturen til flytende vann som nærmer seg strukturen til is." Under -55 grader F kan det fortsatt være små biter med flytende vann, men det vil gjøre det bare på utrolig kort tid, sier Molinero.
Denne superkjølingen av vann er mulig fordi vann trenger en liten kjerne eller isfrø for at molekylene skal danne krystaller og i veldig rent vann "den eneste måten du kan danne en kjerne på er ved spontant å endre strukturen i væsken, " sier Molinero. Disse kjernene vil ikke danne eller vokse seg store før strukturen til flytende vannmolekyler nærmer seg fast is, noe som ikke skjer før vannet blir så utrolig kaldt.
( HT: io9 )
