Fiecare substanță care există în natură are. O substanță de orice fel încălzită la temperaturi incredibile se poate transforma în plasmă, dar nu. Poate că aceasta este una dintre acele substanțe care diferă în natură. Ce se poate face cu lichidul pentru a obține o a patra stare misterioasă, care este diferită de plasmă?
În căutarea necunoscutului
Așa-numita stare misterioasă a apei este un lichid unic descoperit cu mulți ani în urmă de Deryagin, care în proprietățile sale fizice este similar cu orice alte substanțe. Adică, atunci când temperatura scade la 0 grade și mai jos, densitatea acesteia scade. În esență, ar putea fi numită apă moleculară, dar aceasta este o simplificare excesivă și nu răspunde cu adevărat la întrebarea de ce apare acest fenomen.
Cum se formează? Neobișnuit fenomene naturale i-a determinat pe oamenii de știință să creadă că există condiții speciale în care un lichid rămâne lichid chiar și la temperaturi sub zero. Ce trebuia făcut în condiții naturale pentru asta? Undeva în Cercul Arctic (și chiar puțin mai la nord) există un fenomen de înnorare la mare altitudine. Dacă la latitudini medii și spre sud norii nu se ridică peste 10 kilometri, în timp ce în nord norii noctilucenți sunt peste 80 de kilometri. Acest lucru este foarte mare, dar apoi se dovedește că apa poate exista la temperaturi negative.
Inconsecvență uimitoare
De unde a venit acest paradox teoretic? Starea de agregare se schimbă atunci când apa atinge o temperatură de 0 grade. Iar norii care plutesc la o altitudine de 10 kilometri sunt încă în zona de temperatură pozitivă. La altitudinea la care s-au descoperit nori usori noctilucenti nu exista nici macar zone cu temperaturi pozitive. Apropierea spațiului cosmic și distanța față de suprafața Pământului, care reflectă căldura, crește temperaturile negative. Mai mult decât atât, norii nu sunt cristale de gheață, ci picături de apă, dar atât de mici încât este greu de spus imediat sub ce formă se află. Și, ca urmare, se dovedește că starea de agregare nu se schimbă la temperaturi scăzute în straturile superioare ale atmosferei.
Deryagin a studiat fenomenul neobișnuit. A efectuat experimente în condiții create artificial, deoarece la momentul în care și-a început studiul, era prea scump să zbori la o altitudine de 80 de kilometri pentru a studia lichidele. Prin urmare, a fost folosită o cameră Dewar. Conținea un termometru, un capilar (un tub de sticlă foarte subțire) și o cameră principală mare. Acest dispozitiv a funcționat astfel: atunci când aerul a fost pompat, temperatura a scăzut, s-a format condens, iar partea care s-a depus în capilar era apă de al doilea tip, apa Deryagin. Adică chiar a patra stare.
Modificarea densității
Ca urmare, s-a dovedit că starea apei noi obținute în laborator diferă în parametrii ei fizici de lichidul obișnuit. Iar graficul care arată densitatea față de temperatură nu mai arăta ca o hiperbolă. Era o linie dreaptă clasică care intersecta graficul strict în punctul (0; 0). Astfel, apa nouă ar putea exista la temperaturi sub zero fără a se transforma în gheață. Dar este posibil să obțineți nu numai picături, ci și lichid cu drepturi depline?
Cred că toată lumea cunoaște cele 3 stări principale ale materiei: lichidă, solidă și gazoasă. Întâlnim aceste stări ale materiei în fiecare zi și peste tot. Cel mai adesea, acestea sunt considerate folosind exemplul apei. Starea lichidă a apei ne este cea mai familiară. Bem constant apă lichidă, curge de la robinetul nostru, iar noi înșine suntem 70% apă lichidă. A doua stare fizică a apei este gheața obișnuită, pe care o vedem pe stradă iarna. Apa este ușor de găsit și sub formă gazoasă în viața de zi cu zi. În stare gazoasă, apa este, după cum știm cu toții, abur. Se vede când, de exemplu, punem la fiert un ibric. Da, la 100 de grade apa trece de la lichid la gazos.
Acestea sunt cele trei stări ale materiei care ne sunt familiare. Dar știați că de fapt sunt 4? Cred că toată lumea a auzit cuvântul „ plasmă" Și astăzi vreau să aflați mai multe despre plasmă - a patra stare a materiei.
Plasma este un gaz parțial sau complet ionizat cu densități egale de sarcini pozitive și negative. Plasma poate fi obținută din gaz - din a 3-a stare de agregare a unei substanțe prin încălzire puternică. Starea de agregare în general, de fapt, depinde complet de temperatură. Prima stare de agregare este cea mai scăzută temperatură la care corpul rămâne solid, a doua stare de agregare este temperatura la care corpul începe să se topească și să devină lichid, a treia stare de agregare este cea mai ridicată temperatură, la care substanța devine un gaz. Pentru fiecare corp, substanță, temperatura de tranziție de la o stare de agregare la alta este complet diferită, pentru unii este mai mică, pentru unii este mai mare, dar pentru toată lumea este strict în această secvență. La ce temperatură o substanță devine plasmă? Deoarece aceasta este a patra stare, înseamnă că temperatura de tranziție la ea este mai mare decât cea a fiecărei precedente. Și într-adevăr este. Pentru a ioniza un gaz, este necesară o temperatură foarte ridicată. Cea mai scăzută temperatură și plasma ionizată scăzută (aproximativ 1%) se caracterizează printr-o temperatură de până la 100 de mii de grade. În condiții terestre, o astfel de plasmă poate fi observată sub formă de fulger. Temperatura canalului fulgerului poate depăși 30 de mii de grade, ceea ce este de 6 ori mai mare decât temperatura suprafeței Soarelui. Apropo, Soarele și toate celelalte stele sunt, de asemenea, plasmă, cel mai adesea la temperatură ridicată. Știința demonstrează că aproximativ 99% din toată materia din Univers este plasmă.
Spre deosebire de plasma de joasă temperatură, plasma de înaltă temperatură are aproape 100% ionizare și o temperatură de până la 100 de milioane de grade. Aceasta este cu adevărat o temperatură stelară. Pe Pământ, o astfel de plasmă se găsește doar într-un singur caz - pentru experimentele de fuziune termonucleară. Controlul reacției este destul de complex și consumatoare de energie, dar reacția necontrolată este destul de devreme - s-a comportat ca o armă de o putere colosală - o bombă termo-nucleară, testată de URSS la 12 august 1953.
Plasma este clasificată nu numai după temperatură și gradul de ionizare, ci și după densitate și cvasi-neutralitate. Colocare densitatea plasmei de obicei înseamnă densitatea electronică, adică numărul de electroni liberi pe unitate de volum. Ei bine, cu asta, cred că totul este clar. Dar nu toată lumea știe ce este cvasi-neutralitatea. Cvasineutralitatea plasmatică este una dintre cele mai importante proprietăți ale sale, care constă în egalitatea aproape exactă a densităților ionilor și electronilor pozitivi incluși în compoziția sa. Datorită bunei conductivitati electrice a plasmei, separarea sarcinilor pozitive și negative este imposibilă la distanțe mai mari decât lungimea Debye și uneori mai mari decât perioada de oscilații ale plasmei. Aproape toată plasma este cvasi-neutră. Un exemplu de plasmă non-cvasi-neutră este un fascicul de electroni. Cu toate acestea, densitatea plasmelor non-neutre trebuie să fie foarte mică, altfel acestea se vor degrada rapid din cauza repulsiei Coulomb.
Am analizat foarte puține exemple terestre de plasmă. Dar sunt destul de multe. Omul a învățat să folosească plasma în beneficiul său. Datorită celei de-a patra stări agregate a materiei, putem folosi lămpi cu descărcare în gaz, televizoare cu plasmă, zoo-rami, sudare cu arc electric, laser-rami. Lămpile fluorescente convenționale cu descărcare în gaz sunt, de asemenea, plasmă. Există și o lampă cu plasmă în lumea noastră. Este folosit în principal în știință pentru a studia și, cel mai important, a vedea unele dintre cele mai complexe fenomene plasmatice, inclusiv filamentarea. O fotografie a unei astfel de lămpi poate fi văzută în imaginea de mai jos:
Pe lângă dispozitivele de uz casnic cu plasmă, plasmă naturală poate fi văzută adesea pe Pământ. Am vorbit deja despre unul dintre exemplele ei. Acesta este un fulger. Dar, pe lângă fulgere, fenomenele plasmatice pot fi numite aurora boreală, „focul Sfântului Elmo”, ionosfera Pământului și, desigur, foc.
Observați că focul, fulgerul și alte manifestări ale plasmei, așa cum o numim, ard. Ce cauzează o astfel de emisie de lumină strălucitoare din plasmă? Strălucirea plasmei este cauzată de tranziția electronilor de la o stare de înaltă energie la o stare de energie scăzută după recombinare cu ioni. Acest proces are ca rezultat o radiație cu un spectru corespunzător gazului excitat. Acesta este motivul pentru care plasma strălucește.
Aș vrea să vorbesc puțin și despre istoria plasmei. La urma urmei, cândva, numai substanțe precum componenta lichidă a laptelui și componenta incoloră a sângelui erau numite plasmă. Totul s-a schimbat în 1879. În acel an, celebrul om de știință englez William Crookes, în timp ce studia conductivitatea electrică în gaze, a descoperit fenomenul plasmei. Adevărat, această stare a materiei a fost numită plasmă abia în 1928. Și asta a fost făcut de Irving Langmuir.
În concluzie, vreau să spun că un fenomen atât de interesant și misterios precum fulgerul cu minge, despre care am scris de mai multe ori pe acest site, este, desigur, și un plasmoid, ca fulgerul obișnuit. Acesta este poate cel mai neobișnuit plasmoid dintre toate fenomenele plasmatice terestre. La urma urmei, există aproximativ 400 de teorii diferite despre fulgerul cu minge, dar nici una dintre ele nu a fost recunoscută ca fiind cu adevărat corectă. În condiții de laborator, fenomene similare, dar de scurtă durată au fost obținute în mai multe moduri diferite, astfel încât întrebarea naturii fulgerului cu bile rămâne deschisă.
Plasma obișnuită, desigur, a fost creată și în laboratoare. Acest lucru a fost odată dificil, dar acum un astfel de experiment nu este deosebit de dificil. Deoarece plasma a intrat ferm în arsenalul nostru de zi cu zi, ei experimentează mult în laboratoare.
Cea mai interesantă descoperire în domeniul plasmei au fost experimentele cu plasmă în gravitate zero. Se pare că plasma se cristalizează în vid. Se întâmplă așa: particulele de plasmă încărcate încep să se respingă între ele, iar atunci când au un volum limitat, ocupă spațiul care le este alocat, împrăștiindu-se în direcții diferite. Acesta este destul de asemănător cu rețea cristalină. Nu înseamnă asta că plasma este legătura de strânsă între prima stare a materiei și a treia? La urma urmei, devine plasmă datorită ionizării gazului, iar în vid plasma devine din nou solidă. Dar aceasta este doar presupunerea mea.
Cristalele de plasmă din spațiu au, de asemenea, o structură destul de ciudată. Această structură poate fi observată și studiată doar în spațiu, în vidul real al spațiului. Chiar dacă creați un vid pe Pământ și plasați plasmă acolo, gravitația va comprima pur și simplu întreaga „imagine” care se formează în interior. În spațiu, cristalele de plasmă pur și simplu decolează, formând o structură tridimensională tridimensională cu o formă ciudată. După ce a trimis rezultatele observării plasmei pe orbită oamenilor de știință de pe Pământ, s-a dovedit că vortexurile din plasmă repetă în mod ciudat structura galaxiei noastre. Aceasta înseamnă că în viitor va fi posibil să înțelegem cum s-a născut galaxia noastră prin studierea plasmei. Fotografiile de mai jos arată aceeași plasmă cristalizată.
Atât aș vrea să spun pe tema plasmei. Sper că v-a interesat și v-a surprins. La urma urmei, acesta este cu adevărat un fenomen uimitor, sau mai degrabă o stare - a patra stare a materiei.
Doar o poveste:
Amintiți-vă: "Eureka! Eureka!"
Înțeleptul Arhimede a descoperit conceptul de densitate a apei. De atunci, densitatea apei a fost adoptată ca standard de densitate prin care se determină densitatea tuturor celorlalte substanțe. Densitatea unei substanțe este cantitatea de masă conținută într-o unitate de volum, de exemplu 1 cm3. Densitatea apei este luată ca unitate. Aceasta înseamnă că 1 cm3 poate conține exact 1 g de masă. Și această valoare a rămas de neclintit încă de pe vremea lui Arhimede.
Dar inviolabilitatea densității apei a fost zguduită. A început cu nori noctilucenți, un fenomen natural uimitor și fabulos. Ele pot fi observate doar la latitudinile nordice la scurt timp după apus sau înainte de zori. Norii noctilucenți, cernind razele soarelui invizibile de pe pământ, emit o strălucire argintie blândă.
Norii obișnuiți nu se ridică peste 10 km. Cele argintii urcă la altitudini de 80-90 km. Până acum, se credea că erau o colecție de cristale de gheață minuscule. Studiindu-le, analizând puterea de absorbție și refracție, tânărul astrofizician sovietic Oleg Vasiliev a făcut o descoperire interesantă. Razele soarelui se comportau ca și cum ar trece nu prin cristale de gheață, ci prin picături de apă.
Apa la o altitudine de 90 km, unde domnește frigul spațiului cosmic, nu poate rămâne apă obișnuită acolo; trebuie să fie într-o altă stare. Care?
Expansiunea termică a apei în capilare. 1 - apa obisnuita I; 2 - apa II
În 1959, profesor asociat al Institutului de textile Kostroma N. N. Fedyakin a reușit să dezvolte o tehnologie pentru fabricarea capilarelor de sticlă ultra-subțiri cu o rază de până la 0,000017 mm. Observând expansiunea coloanelor de apă din aceste capilare atunci când sunt încălzite, el a obținut un model ciudat. În capilarele cu o rază mai mare de 1 μm (0,001 mm) în intervalele de la 0 la +4 °C, s-a manifestat anomalia apei cunoscută nouă - coloana s-a scurtat. La + 4°C lungimea sa a devenit cea mai mică, iar odată cu încălzirea ulterioară totul a mers așa cum ar trebui - coloana a început să se lungească, densitatea apei a scăzut. Dar în cele mai înguste capilare, apa și-a schimbat anomalia „misterioasă”. Aici, alungirea coloanei a avut loc pe întregul interval de temperatură, iar coeficientul de dilatare a rămas constant (Fig. de mai sus). Au fost efectuate cercetări ulterioare în cadrul Departamentului de fenomene de suprafață al Institutului de chimie fizică al Academiei de Științe a URSS, sub conducerea lui B.V. Deryagin.
Schema de obținere a apei „Deryagin” este prezentată în (Fig. de mai jos). Când aerul este pompat din vasul Dewar, apa dintr-o eprubetă plasată într-un termostat se evaporă. Apa obișnuită I se condensează pe pereții vasului 1, iar apa II se condensează în capilar.
Schema de instalare pentru producerea apei II. 1 - Vas Dewar; 2 - eprubetă; 3 - termostat; 4 - capilar
S-a dovedit că în capilarele ultraînguste, apa, deși rămâne același H2O în compoziția chimică, își schimbă dramatic proprietățile fizice. Se numea apa II.
În primul rând, s-a dovedit că apa II este de aproape 1,5 ori mai densă decât apa obișnuită I. Vâscozitatea sa este de 15-20 de ori mai mare. Prin vâscozitatea sa, Apa II seamănă cu vaselina - înmuiați degetul în ea și o va urma ca rășina. Apa II nu îngheață la 0°C; la -100°C, fără a forma gheață, totul imediat, datorită creșterii și mai accentuate a vâscozității, intră în stare sticloasă și fierbe doar la +300°C. Când temperatura atinge 700-800°C, vaporii săi se dezintegrează, transformându-se în vapori de apă obișnuită I.
Anunțul descoperirii de către oamenii de știință sovietici a fost primit în străinătate cu o neîncredere evidentă. Doar 7 ani mai târziu, după publicarea lucrării lui B.V. Deryagin, la sfârșitul anului 1969, laboratorul companiei engleze Univeler a confirmat experimentele lui N.N. Fedyakin și B.V. Deryagin. În prezent, zeci de instituții de cercetare din SUA, Marea Britanie, Belgia și Franța studiază apa „Deryagino” II.
Natura apei II rămâne încă un mister. Există mai multe puncte de vedere contradictorii. Unii cercetători cred că de vină sunt impuritățile prezente inevitabil în apă. Alții susțin că atunci când vaporii se condensează pe suprafața sticlei sau a cuarțului, au loc procese catalitice care contribuie la trecerea apei într-o stare care nu poate fi obținută la suprafața altor substanțe. Alții, inclusiv B.V. Deryagin, cred că în capilarele ultrasubțiri are loc polimerizarea moleculelor de apă, formarea de lanțuri precum (H2O)n. Mulți oameni din străinătate numesc apă II polywater.
Simpatiile noastre sunt de partea celor din urmă și nu numai pentru că lor le aparține compatriotul nostru și descoperitorul apei II. Ipoteza polimerică a lui B.V. Deryagin aduce toate cele mai fantastice predicții despre posibilele transformări ale Apei obișnuite mai aproape de întruchipări reale.
Fără înghețare, fără gheață, fierbere la temperatura roșie a oțelului, apa II va găsi cea mai largă aplicație în tehnologia modernă. Nu avem nicio îndoială că stăpânirea procesului de polimerizare a apei va face posibilă crearea unei ramuri complet noi a chimiei mari - instalații pentru producția de fibre din fire polimerice pe bază de apă. Aceasta va fi cea mai uimitoare țesătură. În primul rând, putem presupune că super-rezistența potențial latentă în apă va fi dezvăluită într-o oarecare măsură în firele polimerului H2O. În al doilea rând, deoarece firele de apă vor fi foarte puternice, ele pot fi făcute mai subțiri decât cele mai subțiri fire moderne de nailon sau nailon. Și în cele din urmă, în al treilea rând, țesutul apei va păstra multe dintre proprietățile anormale ale apei: capacitatea sa de căldură enormă, constanta dielectrică ridicată etc.
Pe scurt, ne angajăm să afirmăm că în viitorul apropiat omenirea se va îmbrăca în haine pe care cele mai magice basme ale popoarelor lumii nu le-au cunoscut niciodată: infinit de subțire, infinit de durabile, acoperitoare de orice căldură și de orice frig. În astfel de haine, oamenii vor putea merge în egală măsură sub razele arzătoare ale soarelui Saharei și printre înghețurile de 80 de grade din Antarctica. Un costum ușor din material de apă îl va elibera pe astronaut de un costum spațial greu și voluminos și îi va permite să se afle în spațiul cosmic fără nicio protecție suplimentară.
În ceea ce privește materiile prime pentru țesătura noastră magică, industria textilă (precum și industria metalurgică) nu se va confrunta niciodată cu lipsa acesteia.
Între timp, nu este apă II, care ne împodobește orizontul cu nori argintii? Cu toate acestea, se pare, nu numai orizontul Pământului. Studiind lumina reflectată de norii vecinului nostru cosmic Venus, s-a stabilit că acești nori conțin picături de apă cu un indice de refracție de 1,5. Aceasta este exact valoarea indicelui de refracție al apei „Deryagin” și al norilor noctilucenți.
Astronomul sovietic V. Bronshten și americanul Donahue au făcut în mod independent aceleași presupuneri că picăturile de apă polimerică din atmosfera lui Venus s-au condensat pe granule minuscule de praf - produse ale intemperiilor rocilor venusiene.
Cum au ajuns aceste picături la norii lui Venus și norii noctilucenți ai Pământului? De la suprafața planetei? Cu greu. O altă presupunere pare mai probabilă - aceasta este apă pur cosmică, un produs al sintezei protonilor de hidrogen căzuți din spațiu cu electroni și atomi de oxigen din atmosfera ambelor planete.
Ce este plasma - un gaz neobișnuit
Încă din copilărie, cunoaștem mai multe stări de agregare a substanțelor. Să luăm de exemplu apa. Starea sa obișnuită este cunoscută de toată lumea - lichidă, este distribuită peste tot: râuri, lacuri, mări, oceane. A doua stare de agregare este gazul. Nu-l vedem des. Cel mai simplu mod de a obține o stare gazoasă în apă este să o fierbi. Aburul nu este altceva decât starea gazoasă a apei. A treia stare de agregare este un corp solid. Putem observa un caz similar, de exemplu, în lunile de iarnă. Gheața este apă înghețată și există o a treia stare de agregare.
Acest exemplu arată clar că aproape orice substanță are trei stări de agregare. Pentru unii este ușor de realizat, pentru alții este mai dificil (sunt necesare condiții speciale).
Dar fizica modernă identifică o altă stare independentă a materiei - plasma.
Plasma este un gaz ionizat cu densități egale de sarcini pozitive și negative. După cum știți, atunci când este puternic încălzită, orice substanță trece în a treia stare de agregare - gaz. Dacă continuăm să încălzim substanța gazoasă rezultată, rezultatul va fi o substanță cu un proces de ionizare termică puternic crescut; atomii care alcătuiesc gazul se dezintegrează pentru a forma ioni. Această condiție poate fi observată cu ochiul liber. Soarele nostru este o stea, ca și milioane de alte stele și galaxii din univers, nu există nimic mai mult decât plasmă la temperatură ridicată. Din păcate, pe Pământ, plasma nu există în condiții naturale. Dar încă îl putem observa, de exemplu, un fulger. În condiții de laborator, plasma a fost obținută mai întâi prin trecerea de înaltă tensiune printr-un gaz. Astăzi, mulți dintre noi folosesc plasmă în viața de zi cu zi - acestea sunt lămpi fluorescente obișnuite cu descărcare în gaz. Pe străzi se poate vedea adesea reclame cu neon, care nu este altceva decât plasmă la temperatură joasă în tuburi de sticlă.
Pentru a trece de la starea gazoasă la plasmă, gazul trebuie ionizat. Gradul de ionizare depinde direct de numărul de atomi. O altă condiție este temperatura.
Până în 1879, fizica a descris și a fost ghidată de doar trei stări ale materiei. Până când savantul, chimistul și fizicianul englez William Crookes a început să efectueze experimente pentru a studia conductivitatea electricității în gaze. Descoperirile sale includ descoperirea elementului Taliu, producerea Heliului în condiții de laborator și, bineînțeles, primele experimente cu producerea de plasmă rece în tuburi cu descărcare în gaz. Termenul familiar „plasmă” a fost folosit pentru prima dată în 1923 de omul de știință american Langmuir, iar mai târziu de Tonkson. Până în acest moment, „plasma” însemna doar componenta incoloră a sângelui sau a laptelui.
Cercetările de astăzi arată că, contrar credinței populare, aproximativ 99% din toată materia din univers se află în stare de plasmă. Toate stelele, tot spațiul interstelar, galaxiile, nebuloasele, ventilatorul solar sunt reprezentanți tipici ai plasmei.
Pe pământ putem observa fenomene naturale precum fulgerul, aurora boreală, „focul Sfântului Elmo”, ionosfera Pământului și, bineînțeles, focul.
Omul a învățat, de asemenea, să folosească plasma în beneficiul său. Datorită celei de-a patra stări a materiei, putem folosi lămpi cu descărcare în gaz, televizoare cu plasmă, sudare cu arc electric și lasere. De asemenea, putem observa fenomene plasmatice în timpul unei explozii nucleare sau a lansării de rachete spațiale.
Una dintre cercetările prioritare în direcția plasmei poate fi considerată reacția de fuziune termonucleară, care ar trebui să devină un înlocuitor sigur pentru energia nucleară.
Conform clasificării, plasma este împărțită în temperatură joasă și temperatură înaltă, echilibru și neechilibru, ideal și non-ideal.
Plasma la temperatură scăzută se caracterizează printr-un grad scăzut de ionizare (aproximativ 1%) și o temperatură de până la 100 de mii de grade. Acesta este motivul pentru care plasma de acest fel este adesea folosită în diferite procese tehnologice (aplicarea unei pelicule de diamant pe o suprafață, modificarea umectabilității unei substanțe, ozonarea apei etc.).
Plasma la temperatură înaltă sau „fierbinte” are aproape 100% ionizare (aceasta este tocmai starea care se înțelege prin starea a patra de agregare) și o temperatură de până la 100 de milioane de grade. În natură, acestea sunt stele. În condiții terestre, plasma de înaltă temperatură este folosită pentru experimentele de fuziune termonucleară. O reacție controlată este destul de complexă și consumatoare de energie, dar o reacție necontrolată s-a dovedit a fi o armă de o putere colosală - o bombă termonucleară testată de URSS la 12 august 1953.
Dar acestea sunt extreme. Plasma rece și-a luat cu fermitate locul în viața umană; fuziunea termonucleară controlată utilă este încă un vis; armele nu sunt de fapt aplicabile.
Dar în viața de zi cu zi, plasma nu este întotdeauna la fel de utilă. Există uneori situații în care descărcările de plasmă ar trebui evitate. De exemplu, în timpul oricăror procese de comutare observăm un arc de plasmă între contacte, care trebuie stins urgent.
S-ar părea că nu există secrete în vechea formulă H2O. Dar, de fapt, apa - sursa vieții și cel mai faimos lichid din lume - este plină de multe mistere pe care nici măcar oamenii de știință nu le pot înțelege. Cele mai faimoase cinci „ciudățeni” ale apei sunt în fața ta.
1. Apa caldă îngheață mai repede decât apa rece
Să luăm două recipiente cu apă: turnați apă fierbinte într-unul și apă rece în celălalt. Să le punem la congelator. Un recipient cu apă fierbinte va îngheța mai repede decât unul cu apă rece, deși în mod logic, recipientul cu apă rece ar fi trebuit să se transforme mai întâi în gheață: la urma urmei, apa fierbinte trebuie mai întâi să se răcească la temperatura rece și apoi să se transforme în gheață, dar apa rece nu trebuie să se răcească. De ce se întâmplă asta?
În 1963, elevul de liceu Erasto B. Mpemba a observat că amestecul fierbinte se solidifica mai repede în congelator decât amestecul rece. Profesorul de fizică cu care tânărul și-a împărtășit descoperirea a râs de el. Din fericire, elevul s-a dovedit a fi persistent și l-a convins pe profesor să efectueze un experiment, care a confirmat că are dreptate. Acum, fenomenul de îngheț al apei calde mai repede decât apa rece se numește „efectul Mpemba”. Oamenii de știință încă nu înțeleg pe deplin natura acestui fenomen, explicându-l prin diferențe de suprarăcire, evaporare, formare de gheață etc.
2. „Super cooling” previne formarea gheții
Toată lumea știe că apa se transformă întotdeauna în gheață când este răcită la zero grade Celsius... cu excepția cazului în care nu! „Superrăcirea” este tendința apei de a rămâne lichidă chiar și atunci când este răcită la sub zero. Acest fenomen este posibil datorită faptului că mediul nu conține centre sau nuclee de cristalizare care ar putea declanșa formarea cristalelor de gheață. Acesta este motivul pentru care apa rămâne în formă lichidă chiar și atunci când este răcită la sub zero grade Celsius. Când începe procesul de cristalizare, puteți vedea cum apa „super-răcită” se transformă într-o clipă în gheață. Vedeți singuri - urmăriți videoclipul pe site-ul nostru.
3. Apa sticloasa
Rapid, fără să stai pe gânduri, spune-mi câte stări diferite are apa? Ai spus trei? Solid, lichid, gazos? Dar nu. Oamenii de știință identifică cel puțin 5 stări de apă „lichid” și 14 stări de gheață. Îți amintești conversația despre apa super-răcită? Deci, indiferent ce faci, la -38 °C, cea mai super-răcită apă se va transforma brusc în gheață. Dar se va întâmpla OMC cu o scădere suplimentară a temperaturii? La -120°C, gheața devine vâscoasă, precum melasa, iar la -135°C și mai jos, se transformă în apă „vitrioasă” sau „vitrioasă”, un solid fără cristale.
4. Numărul cuantic de apă
La nivel molecular, apa are ceva de surprins pe oamenii de știință. În 1995, un experiment de împrăștiere a neutronilor condus de oameni de știință a dat un rezultat neașteptat: s-a descoperit că neutronii care vizează moleculele de apă „văd” cu 25% mai puțin decât protonii de hidrogen. S-a dovedit că la o viteză de o attosecundă (10 la minus a 18-a putere a secundelor) are loc un efect cuantic neobișnuit, iar formula chimică a apei se transformă din H2O obișnuit în H1,5O!
Ce înseamnă o attosecundă, te întrebi? Acesta este timpul în care lumina parcurge o distanță comparabilă cu dimensiunea unei molecule de apă.
5. Apa are memorie?
O alternativă la medicina oficială, homeopatia afirmă că o soluție slabă a unui medicament poate avea un efect de vindecare asupra organismului și poate păstra proprietățile soluției concentrației inițiale, chiar dacă factorul de diluție este atât de mare încât nu rămâne nimic în soluție. cu excepția moleculelor de apă. Susținătorii homeopatiei ca metodă de tratament explică acest paradox cu un concept numit „memoria apei”. În 2002, un grup internațional de oameni de știință condus de profesorul Madeline Ennis de la Universitatea Queen din Belfast, care criticase anterior principiile homeopatiei, a anunțat că sunt capabili să demonstreze realitatea efectului „memoriei apei”. supravegherea experților independenți nu a adus rezultate. Discuția despre fenomenul „memoriei apei” continuă.
