Иван Р предлагает Вам запомнить сайт «Быть умным - это модно»
Вы хотите запомнить сайт «Быть умным - это модно»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Основная статья: Физика

Ученые обнаружили новое, удивительное свойство воды

Одна из базовых вещей, которые мы узнаем на уроках естествознания в школе, это то, что вода может существовать в трех разных состояниях: в виде твердого льда, жидкой воды или газообразного пара. Но недавно международная группа ученых обнаружила признаки того, что жидкая вода на самом деле может существовать в двух разных состояниях.

Проводя исследовательскую работу — результаты были опубликованы потом в International Journal of Nanotechnology — ученые неожиданно обнаружили, что у воды температурой от 50 до 60℃ меняется ряд свойств. Этот признак возможного существования второго жидкого состояния воды разжег горячую дискуссию в научных кругах. Если это подтвердится, то открытие найдет применение во множестве областей, включая нанотехнологии и биологию.

Агрегатные состояния, которые еще называют «фазами», — ключевое понятие учения о системах атомов и молекул. Грубо говоря, система, состоящая из множества молекул, может быть организована в виде определенного числа конфигураций в зависимости от ее общего количества энергии. При высоких температурах (а значит, при большем уровне энергии) молекулам доступно большее число конфигураций, то есть они менее жестко организованы и двигаются относительно свободно (газовая фаза). При более низких температурах у молекул в распоряжении меньше конфигураций и они находятся в более организованной фазе (жидкой). Если температура опустится еще ниже, они примут одну определенную конфигурацию и образуют твердое тело.

Эта общее положение вещей для относительно простых молекул, таких как диоксид углерода или метан, у которых три ясно различаемых состояния (жидкость, твердое тело и газ). Но у более сложных молекул есть большее число возможных конфигураций, а значит и количество фаз возрастает. Прекрасная иллюстрация этого — двойственное поведение жидких кристаллов, которые формируются из комплексов органических молекул и могут течь, как жидкости, но сохраняют при этом твердую кристаллическую структуру.

Так как фазы вещества определяются его молекулярной конфигурацией, многие физические свойства кардинально меняются, когда вещество переходит из одного состояния в другое. В вышеупомянутом исследовании ученые измеряли несколько контрольных свойств воды температурой от 0 до 100 ℃ при нормальных атмосферных условиях (чтобы вода была жидкостью). Неожиданно они обнаружили резкие отклонения в таких свойствах как, например, поверхностное натяжение воды и коэффициент преломления (показатель, отражающий, как свет проходит через воду) при температуре около 50℃.

Особая структура

Как это возможно? Структура молекулы воды, H₂O, очень интересна и может быть изображена в виде своего рода стрелки, где атом кислорода располагается вверху, а два атома водорода «сопровождают» его с флангов. Электроны в молекулах стремятся распределиться ассиметричным образом, из-за чего со стороны кислорода молекула получает отрицательный заряд по сравнению со стороной водорода. Эта простая структурная особенность ведет к тому, что молекулы воды начинают определенным образом взаимодействовать друг с другом, их противоположные заряды притягиваются, образуя так называемую водородную связь.

Это позволяет воде во многих случаях вести себя иначе, чем это делают, согласно наблюдениям, другие простые жидкости. Например, в отличие от большинства других веществ определенная масса воды занимает больше места в твердом состоянии (в виде льда), чем в жидком, из-за того, что ее молекулы образуют специфическую регулярную структуру. Другой пример — поверхностное натяжение жидкой воды, которое в два раза больше, чем у других неполярных, более простых жидкостей.

Вода довольно проста, но не слишком. Это значит, что единственное объяснение проявившейся дополнительной фазе воды — то, что она ведет себя немного как жидкий кристалл. Водородные связи между молекулами поддерживают определенный порядок при низких температурах, но могут приходить и в другое, более свободное состояние при повышении температуры. Этим объясняются значительные отклонения, наблюдаемые учеными во время исследований.

Если все подтвердится, выводы авторов могу найти множество применений. Например, если изменения в окружающей среде (скажем, температуры) влекут за собой изменения в физических свойствах вещества, теоретически это можно использовать при создании аппаратуры зондирования. Или можно подойти более фундаментально — биологические системы состоят в основном из воды. То, как органические молекулы (например, протеины) взаимодействуют друг с другом, вероятно, зависит от того, как молекулы воды образуют жидкую фазу. Если понять, как молекулы воды в среднем ведут себя при разных температурах, можно прояснить, как они взаимодействуют в биологических системах.

Это открытие — отличная возможность для теоретиков и экспериментаторов, а также прекрасный пример того, что даже самое привычное вещество может скрывать в себе секреты.


Автор: Лев Дубров






3 янв, 05:00
0 0

Основные формулы по физике









19 дек 16, 05:00
0 0

10 поразительных фотографий, нарушающих законы физики


1 ноя 16, 05:30
0 0

Почему ада не существует?


Реальный вопрос на тесте по физике в NUI Maynooth (Kidare, Ireland). Ответ одного из студентов был настолько «глубоким», что профессор решил поделиться им в сети.

Вопрос: «Как бы Вы описали ад — как экзотермичную (отдает тепло), или как эндотермичную (абсорбирует тепло) систему?»

Большинство студентов пытались описать ад с помощью закона Бойля: газ при расширении охлаждается и температура при давлении падает. Один из студентов написал:

«Сначала мы должны выяснить, как изменяется масса ада с течением времени. Для этого нужно знать, сколько душ прибывает в аду и сколько душ его покидает. Я считаю, что если душа попадает в ад, покинуть она его не может. На вопрос, сколько душ прибывает в ад, нам помогут ответить различные религии, существующие сегодня в мире. Большинство из этих религий утверждает, что души людей, не принадлежащих их церкви, однозначно попадают в ад. Поскольку человек не может принадлежать больше чем к одной религии, можно однозначно утверждать, что все души попадают в ад. Приняв во внимание индексы рождаемости и смертности, можно предполагать, что число душ в аду растет экспоненциально.

Рассмотрим теперь вопрос изменения объема ада. Чтобы в аду поддерживать одинаковую температуру и давление, объем его должен увеличиваться пропорционально увеличению количества душ — согласно закону Бойля. Иначе говоря, мы имеем 2 варианта:

— если ад расширяется медленнее, чем растет число пребывающих душ, то температура и давление там будут расти до тех пор, пока ад просто не развалится;
— если же ад расширяется быстрее, тогда температура и давление падают — ад замерзнет.

Каков из вариантов правильный?
Взяв за основу высказывание Анжелы на первом курсе, что «в аду скорее настанет зима, чем я с тобой пересплю», а так же тот факт, что сегодня мы проснулись вместе — мы придем к однозначному выводу, что ад замерз. Из этого следует, что ад не в состоянии более принимать души. Остается только рай, что и подтверждает наличие Бога. Этим, видимо, и объясняется тот факт, что Анжела всю прошлую ночь кричала: «О, Боже!».


17 окт 16, 03:30
+1 1

"Ух ты, вы, ребята, должно быть реально любите физику"


Девушка моего друга зашла в мою комнату и сказала: "Ух ты, вы, ребята, должно быть реально любите физику"

26 июл 16, 04:30
0 0

Формулы по физике


8 июл 16, 04:00
+5 1

Физики из США приблизились к «математическому» определению килограмма

Исследователи из Национального института стандартов и технологий США заявили о готовности уточнить определение килограмма с помощью ватт-весов NIST-4. Об этом сообщает журнал Review of Scientific Instruments.

NIST-4 представляет собой прибор на базе сверхпроводников, измеряющий количество электрической энергии, которая необходима для уравновешивания гири или предмета определенной массы. С помощью новых ватт-весов ученые, в частности, вычислили постоянную Планка с погрешностью не более 34 частей на миллиард: 6,62606983·10−34 Дж·с. Результаты измерений уступили показателю других групп, которым Международный комитет мер и весов (CIPM) поручил определить эту физическую константу, и оказались втрое ниже требуемой погрешности в 12 частей на миллиард. 

В ближайшее время американские исследователи намерены снизить погрешность до 20 частей на миллиард, уравняв шансы на уточнение килограмма в рамках сотрудничества с русско-немецкой и канадской группами ученых, последняя из которых осуществляет замеры с помощью подсчета атомов в сверхчистой кремниевой сфере. По прогнозам CIPM, команды достигнут нужной точности замеров постоянной Планка и объединят расчеты к июлю 2017 года. Предполагается, что «математическое» определение килограмма посредством уточненной постоянной Планка и формулы E=mc2 будет сформулировано в 2018 году. 

Сейчас килограмм является единственной фундаментальной величиной Международной системы единиц (СИ), которая определяется через физический эталон — платиново-иридиевый цилиндр, изготовленный в 1889 году. Разработка новых определений основных единиц измерения, в том числе килограмма, была инициирована Международным бюро мер и весов в 2005 году.


23 июн 16, 03:30
+1 9

Российские физики доказали возможность двусторонней телепортации







Физики из Российского квантового центра показали, что телепортация в квантовом мире может идти не в одну, а сразу в две стороны, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review A.

До недавнего времени физики предполагали, что квантовая телепортация возможна только в одну сторону. Алексей Федоров из Российского квантового центра в Москве и его коллеги показали, что на самом деле этот процесс может иметь двусторонний характер, передает РИА «Новости».

При использовании стандартной процедуры квантовой телепортации отправитель-«Алиса» и получатель-«Боб» обладают двумя частицами, «запутанными» между собой на квантовом уровне. Если «Алиса» хочет телепортировать какую-то другую частицу «Бобу», то она одновременно замеряет состояние, в котором находились обе ее частицы, и передает их по обычной линии связи «Бобу». 

Во время этого замера связь между «запутанными» частицами разрушается, и частица «Боба» переходит в те состояния, в которых находилась частица «Алисы» во время телепортации. Чтобы узнать, в каком именно состоянии она находилась, необходимы данные замеров, которые «Боб» может использовать для получения данных о свойствах частицы.

«В рамках нашего подхода мы предложили некоторые модификации этого протокола: теперь «Алиса» и «Боб» действуют более симметрично и «нежно», – поясняет Федоров.

Федоров и его коллеги обнаружили, что двухстороннюю телепортацию можно осуществить, если замерять состояния частиц при помощи техники так называемых «слабых» измерений, придуманной относительно недавно, в 90 годах прошлого века.

Этот тип измерений не обладает высокой точностью, но позволяет сохранить запутанность для двусторонней передачи и получения квантовой информации. Подобная передача не проходит бесследно для частиц – получатель и отправитель передают друг другу не полную информацию об этих частицах, а ее несовершенные копии.

По словам ученых, подобная двусторонняя телепортация будет интересна не только с точки зрения практики, улучшения работы систем квантовой связи и шифрации, но и теоретикам и ученым, занимающимся фундаментальной физикой.

Квантовая телепортация была впервые описана на теоретическом уровне в 1993 году группой физиков под руководством Чарльза Бенетта. По их идее, атомы или фотоны могут обмениваться информацией на каком угодно расстоянии в том случае, если они были «запутаны» на квантовом уровне. Для осуществления этого процесса необходим обычный канал связи, без которого мы не можем прочитать состояние запутанных частиц, из-за чего такую «телепортацию» нельзя использовать для передачи данных на астрономические расстояния.


10 июн 16, 04:30
0 0

Физика: Этому не учили в школе


25 май 16, 03:00
0 0

Занимательная физика


Исследования космического мусора показали, что на гиперзвуковых скоростях даже малые образцы могут привести к катастрофическим разрушениям

16 май 16, 04:00
+4 2
Темы с 11 по 20 | всего: 130

Последние комментарии

АЛЕКСЕЙ МАЛИНОВСКИЙ
Геннадий Кирьянов
Геннадий Кирьянов
Самые обсуждаемые
5 вещей, которые наука до сих пор не может объяснить

5 вещей, которые наука до сих пор не может объяснить

Об окружающем мире современной науке известно практически все, однако до сих пор некоторые явления и вещи не имеют рационального объяснения. Мы сделали под

15 ноя, 02:01
+86 82
Этот двигатель нарушает законы физики, и учёные не могут найти подвоха

Этот двигатель нарушает законы физики, и учёные не могут найти подвоха

В это трудно поверить… Если всё так, как пишет Wired, перед человечеством вот-вот откроется новая эра — Эра космических путешествий. EmDrive (сокр. «электром

20 ноя, 03:00
+49 47
7 веществ, нарушающих правила физики

7 веществ, нарушающих правила физики

В мире много удивительных вещей и необычных материалов, но эти вполне могут претендовать на участие в категории «самые удивительные среди придуманных людьми». Б

Иван Р 23 ноя, 04:01
+36 9
6 крупнейших тайн физики, которые до сих пор не разгаданы

6 крупнейших тайн физики, которые до сих пор не разгаданы

  В 1900 году британский физик лорд Кельвин сказал: «В физике нет ничего нового, подлежащего открытию. Остается лишь выполнять все более и более точные измере

27 янв 16, 04:30
+20 7
Как выглядит звук

Как выглядит звук

Адам Коул — канонический нерд, который ведет научно-популярный блог «Росомаха» (Skunk Bear) на тумблере. Однажды он задался вопросом, можно ли использовать тех

Иван Р 30 авг 14, 14:24
+17 7
Минусовые
Вдувай и получай электроэнергию.

Вдувай и получай электроэнергию.

Пожалуй, именно, так в двух словах можно охарактеризовать новую совместную разработку китайских и американских учёных. На волне бума альтернативной энергетики, в

Иван Р 1 июл 14, 10:57
-1 1
Черная дыра может быть дверью в альтернативную реальность

Черная дыра может быть дверью в альтернативную реальность

Как часть космической матрешки, наша вселенная может находиться внутри черной дыры, которая сама по себе является частью большой вселенной. Все черные дыры, обн

Иван Р 24 июн 14, 11:06
0 0
№25 10 причин, по которым Николу Тесла можно назвать величайшим безумным учёным в истории

№25 10 причин, по которым Николу Тесла можно назвать величайшим безумным учёным в истории

Жаль, что не всего его проекты были реализованы Изображение: www.jeweell.com Никола Тесла считается великим, но печально известным учёным. Его

Иван Р 1 июн 14, 00:52
0 0
Победители!

Победители!

27 июл, 05:30
0 0
"Ух ты, вы, ребята, должно быть реально любите физику"

"Ух ты, вы, ребята, должно быть реально любите физику"

Девушка моего друга зашла в мою комнату и сказала: "Ух ты, вы, ребята, должно быть реально любите физику"

26 июл 16, 04:30
0 0

Сейчас онлайн

  • Елена Денисюк
  • Ольга Лупашко
  • Ирина Сачкова
  • Геннадий Олейник
  • Александр Максин
  • Irina Irina
  • Константин
  • Валерий Галин
  • АРКАДИЙ КОЛОСОВ
  • Кабаков Антон
  • Степан Степаныч
  • Oleg Lodkin
  • Татьяна Ткачева
  • Графьев Дмитрий
  • Иван Кожемякин
Читать

Последние комментарии

АЛЕКСЕЙ МАЛИНОВСКИЙ
Геннадий Кирьянов
Геннадий Кирьянов
Геннадий Кирьянов
Упал - отжался! Самая точная характеристика!
Геннадий Кирьянов Где воевал генерал Лебедь
Тата Соболь
1938 г. - в 1946 был усыновлен.
Тата Соболь Кем по национальности был Владимир Высоцкий
Дмитрий Подшивалов
фото удачное ...
Дмитрий Подшивалов Кем по национальности был Владимир Высоцкий
Дмитрий Подшивалов
Ruslan Ivanov
юрий сафин
HOLLAND
Хочу назад. В будущее.
HOLLAND НА ПАРАДЕ ПОБЕДЫ В 2015 ГОДУ ПРОЙДЕТ ОКОЛО 100 ОБРАЗЦОВ НОВЕЙШЕЙ ТЕХНИКИ

Поиск по блогу

Фото
пока ни одного фото