Kövess minket!

NewsletterGoogle+RSS
Feliratkozom a heti hírlevélre

Utolsó hozzászólások

2017. 07. 27. - 09:10KGabi

Mi is tudunk munkát adni: mérnököknek  Jooble 

2017. 06. 20. - 20:31Hitetlen Tamás

Ez a cikk egy idealista naíva.

A cél dátum 2067-2117. A holdrajutás 1968(?) Marsra még csak szonda és robot jutott.

A Bioszféra 2 program megbukott. Voltak sikeresebb kísérletek, de kísérletek.

2017. 05. 23. - 09:12Anonymous

Hiya very cool web site!! Guy .. Excellent .. Superb

.. I'll bookmark your blog and take the feeds also? I'm satisfied to find numerous helpful info here in the put

up, we need develop extra techniques on this regard, thank you for sharing.

. . . . .

Miért nedves a jég fagypont alatt is?

2017.02.06.
170 éves rejtélyt oldottak meg fizikusok kristályok kvázi-folyadék határrétegével

Több mint 170 év után kutatók megoldották a vízjég rejtélyes jelenségét. A jég felülete mindig nedves – felszínén vékony folyadékréteg található még fagypont alatt is. Egy új vizsgálat azt mutatja, hogy a folyékony vízréteg az eddigi elmélettel szemben nem az egyensúlyhoz köthető, hanem főképp szublimáláskor és párolgáskor jelenik meg.

A jég felülete erős fagy esetén is bizonyos mértékben nedves (©Dina Trifonova/thinkstock)

A dolog tulajdonképpen egyszerűnek tűnik: a fagypont alá hűtött víz kikristályosodik és jég lesz belőle. Ezzel ellentétben a gyakorlatban mindez sokkal összetettebb. A nyomástól és a vízben található oldott anyagoktól függően a víz jóval fagyáspont alatt folyékony halmazállapotú maradhat. Kutatóknak már sikerült nagy tisztaságú vizet extrém magas nyomáson mínusz 130 fokon is folyékony halmazállapoton tartani.

Időleges nedvesség mínusz fokokban

Egy másik sokkal hétköznapibb mégis rejtélyes jelenség: ha fagypont alá is esik a hőmérséklet, minden esetben a vízjég felületén egy hajszálvékony vízréteg található – legyen az jégkocka, hógolyó vagy egy csúszós megfagyott pocsolya. Ezt a különös jelenséget már 1842-ben Michael Faraday brit fizikus is megfigyelte, de nem talált rá magyarázatot.

Ma már tudjuk, hogy nemcsak a vízjég, de más kristályok is kialakítanak maguk körül úgynevezett kvázi-folyadék réteget - fémek, félvezetők, különböző kerámiák, fagyott nemesgázok vagy akár szerves rendszerek. Az elmélet szerint a folyékony réteg kialakulásának oka, hogy a folyadék a szilárd és gáz fázisok között csökkenti a szabad felületi energiáját – egyfajta telített egyensúlyi állapot jön létre.

Cseppek, szeletek és „tükörtojás”

Az elméletnek egy kísérlet során Ken-ichiro Murata és kollégái jártak utána a Hokkaido-i Egyetemtől, mely során egy konfokális lézermikroszkóp és egy interferenciamikroszkóp kombinációját alkalmazták. Egy hűtött próbakamrában figyelték meg a vízjég felületét ahol az mind vízpárával telített levegőben, mind száraz levegőben egyensúlyi állapotban volt.

A vizsgálat azt mutatta, hogy a korábbi feltevéssel szemben a jég felületén található kvázi-folyadék réteg egyáltalán nem egyenletes és teljes. Ehelyett a körülményektől függően a jég felületén gömbölyded cseppek, lapos, korong alakú folyékony zónák vagy a kettő különös keveréke található, akárcsak egy tükörtojásnál.

Hasonlóan egy tükörtojáshoz: a kvázi-folyadék réteg nem egybefüggő (©Murata et al./PNAS)

Az egyensúlyi elmélet ellentmondása

A kutatás még valamire fényt derített: az elmélet szerint a folyékony réteg akkor alakul ki, amikor a vízmolekulák koncentrációja egyensúlyba kerül a levegőben és a jégkristályokban. A kísérlet azonban nem ezt mutatja. A kutatók megfigyelték a kvázi-folyadék réteg kialakulását nedves és száraz levegőben egyaránt. Érdekes módon egyensúlyi állapotban a felület nedvessége nem fordult elő.

„Mindez komoly kétséget vet fel a hagyományos elképzeléssel kapcsolatban, miszerint a folyékony réteg a vízpára nyomás – jég egyensúlyi állapotában képződik”, magyarázza Murata. „Ehelyett a kvázi-folyadék réteg egy metastabil átmeneti állapot, mely a pára szublimációja és fagyása során keletkezik.”

A jég kvázi-folyadék határrétegének hajtóereje mögött a vízpára szublimációja és fagyása áll (©Murata et al./PNAS)

Több mint 170 éves kérdés megválaszolása

Kutatók a megfigyelés alapján felállítottak egy olyan fizikai modellt, mely leírja a jég felületére vonatkozó törvényességet és viselkedést különböző körülmények között. „Modellünk így tisztán megválaszolja a jég felületi olvadásának 170 éves kérdését”, meséli Murata.

Ezzel egyidőben a modell értékes információkkal szolgál az anyagkutatásnak és anyagtechnológiának. Oka, hogy egyéb kristályos felületek is kialakítanak hasonló kvázi-folyadék rétegeket, melyek hatással vannak az anyag tulajdonságára és viselkedésére.

 

Forrás: www.scinexx.de

 

Virág Dávid

Cikk értékelése: 
Szerző: Brigitte

Új hozzászólás

Filtered HTML

  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • Engedélyezett HTML jelölők: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <p>
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.

Plain text

  • A HTML jelölők használata nem megengedett.
  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.
CAPTCHA
Ezzel a feladattal teszteljük, hogy valódi látogató vagy-e.

Kapcsolódó cikkek

Elérték a fluoreszcens mikroszkópia végső felbontási határát.
Szupernehéz elemek eddig ismeretlen izotópjait hozták létre kutatók
A röntgenholográfiával rokon módszer gyors, atomi szintű folyamatok vizsgálatára is alkalmas lehet, de megkönnyítheti az anyagok nagy nyomáson, magas hőmérsékleten, vagy erős mágneses térben való viselkedésének tanulmányozását is.
A különálló atomok viselkedése segíti a szupravezetőkben lejátszódó folyamatok megértését.

Friss hírek

E-hajtómű? Miért ne?