5 аномальных фактов о воде
Несмотря на простую химическую формулу, вода — вещество с очень необычными свойствами. Она таит в себе множество загадок, которые порой не под силу разгадать даже ученым.
Перед вами пять наиболее интересных фактов о воде.
1. Горячая вода замерзает быстрее холодной
Возьмем две емкости с водой: в одну нальем горячую, а в другую — холодную воду, и поместим их в морозильную камеру. Горячая вода замерзнет быстрее холодной, хотя по логике вещей, первой должна была превратиться в лед холодная вода: ведь горячей воде надо сначала остыть до температуры холодной, а потом уже превращаться в лед, в то время как холодной воде остывать не надо.
Почему же так происходит?
В 1963 году один танзанский студент по имени Эрасто Б. Мпемба (Erasto B. Mpemba) замораживая приготовленную смесь для мороженого, заметил, что горячая смесь застывает в морозильной камере быстрее, чем холодная. Когда юноша поделился своим открытием с учителем физики, тот лишь посмеялся над ним.
К счастью, ученик оказался настойчивым и убедил учителя провести эксперимент, который и подтвердил его открытие: в определенных условиях горячая вода действительно замерзает быстрее холодной.
Теперь этот феномен горячей воды, замерзающей быстрее холодной, носит название «эффект Мпемба». Правда, за долго до него это уникальное свойство воды было отмечено Аристотелем, Фрэнсисом Бэконом и Рене Декартом.
Ученые так до конца и не понимают природу этого явления, объясняя его либо разницей в переохлаждении, испарении, образовании льда, конвекции, либо воздействием разжиженных газов на горячую и холодную воду.
2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание
Все знают, что вода всегда превращается в лед при охлаждении до 0 °C … за исключением некоторых случаев! Таким случаем, например, является сверхохлаждение, которое представляет собой свойство очень чистой воды оставаться жидкой, даже будучи охлажденной до температуры ниже точки замерзания.
Это явление становится возможным благодаря тому, что окружающая среда не содержит центров или ядер кристаллизации, которые могли бы спровоцировать образование кристаллов льда. И поэтому вода остается в жидкой форме, даже будучи охлажденной до температуры ниже нуля градусов по Цельсию.
Процесс кристаллизации может быть спровоцирован, например, пузырьками газа, примесями (загрязнениями), неровной поверхностью емкости. Без них вода будет оставаться в жидком состоянии. Когда процесс кристаллизации запускается, можно наблюдать, как сверхохлажденная вода моментально превращается в лед.
Заметьте, что «сверхнагретая» вода также остается жидкой, даже будучи нагретой до температуры выше точки закипания.
3. «Стеклянная» вода
Не задумываясь, назовите, сколько различных состояний есть у воды? Если вы ответили три: твердое, жидкое, газообразное, то вы ошиблись. Ученые выделяют как минимум 5 различных состояний воды в жидком виде и 14 состояний в замерзшем виде.
Помните разговор про сверхохлажденную воду? Так вот, что бы вы ни делали, при температуре -38 °C даже самая чистая сверхохлажденная вода внезапно превратится в лед.
Что же произойдет при дальнейшем понижении температуры?
При -120 °C с водой начинает происходить что-то странное: она становится сверхвязкой или тягучей, как патока, а при температуре ниже -135 °C она превращается в «стеклянную» или «стекловидную» воду – твердое вещество, в котором отсутствует кристаллическая структура.
4. Квантовые свойства воды
На молекулярном уровне вода удивляет ещё больше. В 1995 году проводимый учеными эксперимент по рассеянию нейтронов дал неожиданный результат: физики обнаружили, что нейтроны, направленные на молекулы воды, «видят» на 25% меньше протонов водорода, чем ожидалось.
Оказалось, что на скорости одной аттосекунды (10 -18 секунд) имеет место необычный квантовый эффект, и химическая формула воды вместо H2O, становится H1.5O!
5. Есть ли у воды память?
Альтернативная официальной медицине гомеопатия утверждает, что разбавленный раствор лекарственного препарата может оказывать лечебный эффект на организм, даже если коэффициент разбавления настолько велик, что в растворе уже не осталось ничего, кроме молекул воды.
Сторонники гомеопатии объясняют этот парадокс концепцией под названием «память воды», согласно которой вода на молекулярном уровне обладает «памятью» о веществе, некогда в ней растворенном и сохраняет свойства раствора первоначальной концентрации после того, как в нём не остается ни одной молекулы ингредиента.
Международная группа ученых во главе с профессором Мэдлин Эннис (Madeleine Ennis) из Королевского университета в Белфасте (Queen’s University of Belfast), критиковавшая принципы гомеопатии, в 2002 году провела эксперимент, чтобы раз и навсегда опровергнуть эту концепцию.
Результат оказался обратным. После чего, ученые заявили, что им удалось доказать реальность эффекта «памяти воды». Однако опыты, проведенные под наблюдением независимых экспертов, результатов не принесли. Споры о существовании феномена «памяти воды» продолжаются.
Вода обладает множеством других необычных свойств, о которых мы не рассказали в этой статье. Например, плотность воды меняется в зависимости от температуры (плотность льда меньше плотности воды); вода обладает довольно большой величиной поверхностного натяжения; в жидком состоянии вода представляет собой сложную и динамически меняющуюся сеть из водных кластеров, и именно поведение кластеров влияет на структуру воды и т.д.
Источник
Пять удивительных фактов о воде
Вода… Ее можно называть как угодно – от романтического «источник жизни» до сухого и научного «H2O»… Многим вода кажется самым простой субстанцией, которую только можно себе представить. Однако в действительности вода – тот самый источник жизни, чаще всего встречающийся на Земле в жидком виде – является крайне таинственным веществом.
Достаточно сказать, что ученые до сих пор не могут внятно обосновать все свойства воды. Если вы сомневаетесь в ее таинственности, предлагаем вашему вниманию пять наиболее удивительных фактов о свойствах воды.
1. Горячая вода замерзает быстрее, чем холодная вода
Возьмите две емкости с водой (можно небольшие). Наполните одну горячей водой, а другую – холодной. Поставьте их в морозилку (только не испортите ее!). Горячая вода замерзнет быстрее холодной. Подождите, скажете вы! Это же противоречит здравому смыслу! Разве не должна горячая вода вначале остыть до температуры холодной, а уж затем подвергнуться замерзанию, в то время как холодной воде требуется гораздо меньше времени для замерзания?
В 1963-ем году танзанийский студент по имени Эрасто Мпемба, экспериментируя на кулинарном поприще, замораживал горячее мороженое, когда вдруг заметил, что горячая смесь замерзла быстрее, чем обычное подтаявшее мороженое. Когда он поинтересовался у своего преподавателя о причине данного феномена, тот высмеял студента, заявив, что данное явление не имеет никакого отношения к классической физике, а является частью «физики Мпемба».
К счастью, Мпемба был не из обидчивых. Он настоял на проведении эксперимента, который, в конечном итоге, подтвердил наблюдения студента: при определенных условиях горячая вода действительно замерзала быстрее холодной воды! Мпембо повезло, так как он прославился, и с тех пор данный феномен стали называть эффектом Мпембы. Впрочем, данное явление было замечено еще такими великими учеными, как Аристотель, Рене Декарт и некоторыми другими.
Однако как же ученые объясняют данный странный феномен? На самом деле, однозначного ответа не может дать ни один профессор, хотя существует несколько возможных объяснений данного явления. При этом многие из объяснений весьма сложны, так как учитывают такие сложные процессы, как переохлаждение, испарение, образование центров кристаллизации, конвекцию, а также эффект растворенных газов для горячей и холодной воды.
2. Сверхохлаждение и «мгновенное» замерзание
Казалось бы, каждому ребенку известно, что для того, чтобы вода превратилась в лед, ее необходимо охладить до нуля градусов Цельсия. Однако в некоторых случаях этого не происходит! К примеру, вы можете попытаться заморозить сверхочищенную воду, охладив ее много ниже нуля градусов (естественно, при соответствующем давлении!), однако она даже не подумает твердеть.
Ученым известно достаточно много о сверхохлаждении. Данное явление происходит тогда, когда кристаллам льда для начала формирования необходима своеобразная точка образования. Данной точкой может быть все, что угодно, начиная от пузырька воздуха и заканчивая плавающей соринкой в воде. Если ничего этого не наблюдается, вода будет продолжать оставаться сверхохлажденной жидкостью без превращения в лед.
Однако если такая отправная точка имеется (для этого достаточно встряхнуть бутылку с сверхохлажденной водой, чтобы возникли пузырьки), вода начинает мгновенно превращаться в лед. В Интернете сейчас можно найти бесчисленное количество видеороликов, демонстрирующих нам именно такое явление. Примечательно, что аналогичным образом и перегретая очищенная вода «не желает» превращаться в пар, даже если ее температура превышает температуру кипения воды.
3. Стекловидная вода
Ответьте-ка не раздумывая долго: сколько агрегатных состояний воды вы знаете? Если вы припомните только три фазы – жидкость, газ и твердое состояние – то вы ошиблись. На самом деле, существует, по крайней мере, пять различных фаз жидкой воды и целых 14 различных фаз (это те, что ученым удалось открыть!) льда.
Взять хотя бы тот же эффект сверхохлаждения. Оказывается, как бы вы ни старались, но даже идеально очищенная вода немедленно превратится в лед при температуре -38°C. Однако что произойдет в том случае, если мы продолжим опускать температуру воды? Как только вы дойдете до отметки в -120°C, начнет происходить нечто очень странное: вода станет чрезвычайно вязкой и густой, как патока. А при температуре в -135°C вода превратится в так называемую стекловидную воду, то есть, станет твердой, но не будет иметь кристаллическую структуру.
4. Количественные характеристики воды
На молекулярном уровне поведение воды еще более таинственное! В 1995-ом году эксперимент по рассеиванию нейронов принес ученым неожиданные результаты: физики обнаружили, что когда нейроны нацелены на молекулы воды, им удается «различить» лишь 25 процентов протонов водорода.
Иными словами, не вдаваясь в сложные научные объяснения, можно сказать, что в какую-то долю секунды (точнее говоря, 10-18 секунды) возникает загадочный количественный эффект и химическая формула воды на это время перестает быть H2O, а становится H1,5O!
5. Обладает ли вода памятью?
Один из разделов гомеопатии – альтернативной медицины – основан на том, что разбавленные растворы веществ способны оказывать исцеляющий эффект. Причем, этот эффект наблюдается даже тогда, когда коэффициент разбавления настолько велик, что невозможно в растворе обнаружить ни единой молекулы растворенного вещества, кроме молекул самой воды. Сторонники гомеопатии объясняют данный парадокс тем, что существует такое понятие, как «память воды». Мол, молекулы воды просто «запоминают» информацию о тех частицах вещества, которое было растворено в воде.
Впрочем, данное заявление лишено всякого здравого смысла для подавляющего большинства сторонников традиционной медицины. Не верила в подобные свойства воды и некая Маделейн Эннис, фармаколог и профессор Королевского университета в Белфасте, Северная Ирландия. Эннис, которая всегда была ярым критиком гомеопатии, даже решила провести специальный эксперимент, чтобы доказать, что никакой памяти у воды нет. Эксперимент был проведен, однако результаты его оказались совсем не те, что ожидала профессор Эннис.
В своем недавнем отчете Эннис детально описала процесс наблюдения за тем, какой эффект оказывает сверхрастворенный раствор гистамина на лейкоциты, которые борются с воспалительным процессом. Лейкоциты, которые называют базофилами, высвобождают гистамин тогда, когда клетка подвергается атаке. Однако гистамин не способен вырабатываться неоднократно. Исследование, проведенное в четырех разных лабораториях, выявило, что гомеопатические жидкости (растворенные настолько, что в них невозможно обнаружить ни одной молекулы гистамина) выполняют функции гистамина!
Скорее всего, Эннис не обрадовалась, когда получила подобный результат, однако отрицать сам факт эффекта памяти она более не могла. Так почему же так произошло? Как известно, гомеопаты приготавливают свои растворы, разводя в них различные вещества (к примеру, древесный уголь, белладонну, яд паука в этаноле и так далее) . Затем полученный раствор снова и снова многократно разбавляют водой, пока не остается лишь своеобразный отпечаток молекул растворенного вещества на молекулах воды. При этом полученная жидкость сохраняет свойства лекарства.
На самом деле, скептицизм Эннис можно понять. Более того: в некоторых испытаниях вместо гомеопатических средств применялось плацебо (в данном случае обычная питьевая вода) при лечении пациентов. На многих такое «лечение» действовало благотворно. Однако совсем иная ситуация сложилась при эксперименте в Белфасте. Профессор Эннис признала, что официальная наука не в состоянии объяснить обнаруженный учеными феномен, а посему требуются дополнительные исследования. Однако если данный феномен подтвердится, следует пересмотреть всю физику и химию!
Известно, что ученые пока не смогли повторить эксперимент Эннис. В то же время, сама Эннис не готова признать наличие памяти у воды, а лишь подтверждает факт наблюдения необычного эффекта. Однако совсем недавно группа ученых из Торонтского университета, Канада, исследовала динамические свойства воды, используя так называемую многоразмерную нелинейную инфракрасную спектроскопию. Как оказалось, молекулы воды действительно продемонстрировали то, что можно назвать памятью. Однако, к несчастью для гомеопатов, длился данный эффект всего 5 на 10-14 секунды! Мистика, да и только…
Источник
