ACS: новое уравнение позволит создавать снег и лед, тратя минимум энергии

Ученые из Чикагского университета в США раскрыли новый принцип, который позволяет воде замерзать при разнообразных температурах. Эти открытия в химии будут способствовать более точному контролю процессов образования снега и льда.

Исследование, результаты которого были опубликованы в ежегодном сборнике Американского химического общества (ACS), представляет новый взгляд на процесс замерзания воды. Общепринято считать, что вода переходит в жидкое состояние при 0°C, однако на практике ситуация оказывается гораздо сложнее.

Фазовый переход воды зависит от различных факторов, таких как примеси. Для замерзания абсолютно чистой дистиллированной воды, например, требуется её переохлаждение до -40 °C.

Ученые разработали теоретическую модель, которая показывает, как структурные особенности, такие как сажа, белки, бактерии и другие, влияют на температуру замерзания воды.

Даже микроскопические детали, такие как углы между выступами на поверхности частиц, оказывают влияние на процесс замерзания.

Благодаря этим открытиям химикам удалось вывести математическое выражение, которое показывает, что определенные углы между поверхностными элементами делают процесс сбора и кристаллизации молекул воды более эффективным при более высоких температурах.

Эта новая модель поможет разрабатывать материалы с поверхностями, способными более эффективно формировать лед с минимальным энергопотреблением. Потенциальные области применения этой технологии включают использование её в генераторах льда или снега, а также для засеивания облаков частицами с целью вызвать снегопад.