Ученые рассказали, почему поверхность льда влажная
Ученые наконец-то смогли объяснить, почему поверхность льда влажная. Команда ученых университета Хоккайдо разгадала 150-летнюю тайну, используя новый оптический микроскоп.
"Лед влажный на поверхности": Так как это явление, называемое поверхностное таяние, было упомянуто английским ученым Майклом Фарадеем более 150 лет назад, вопрос о том, почему вода на поверхности льда не замерзает в минусовой среде остался без ответа.
В поисках основного механизма поверхностного плавления, команда использовала специальный оптический микроскоп, разработанный совместно с Olympus Corp., чтобы наблюдать, как тонкие слои воды, или квазижидкие слои (QLLs), рождаются и исчезают при различных температурах и уровнях давления паров.
Согласно выводам исследователей, тонкие слои воды не однородны и полностью увлажняют поверхность льда - открытие, которое идет вразрез с общепринятой точкой зрения. QLLs, следовательно, не в состоянии устойчиво существовать в равновесии, и, таким образом, испаряется. Кроме того, команда обнаружила, что QLLs образуются только тогда, когда поверхность льда растет или сублимируется, при перенасыщенных или ненасыщенный условиях пары. Этот вывод наводит на мысль, что QLLs являются метастабильным переходным состоянием, которое формируется за счет роста пара и сублимации льда.
"Наши результаты противоречат общепринятому пониманию, что поддерживает формирование QLL в равновесии. Тем не менее, сравнивая энергетические состояния между влажными поверхностями и сухими поверхностями, это является следствием того, что QLLs не может поддерживаться при равновесии. Поверхностное плавление играет важную роль в различных явлениях, таких как влага на льду, формирование озоновой дыры и генерация молний в грозовых облаках, и наши результаты могут способствовать пониманию всех этих явлений", - сказал Кен-Ичиро Мурата, ведущий автор исследования в университете Хоккайдо.
Исследование может обеспечить универсальную основу для понимания поверхностного плавления на других кристаллических поверхностях.
