Il titolo di questo post sembrerebbe una domanda appropriata per un esame di scienze nelle scuole elementari, ma la risposta è molto più complicata di quanto sembri inizialmente. Ci è stato insegnato che l'acqua si congela a 32 gradi Fahrenheit, 0 gradi Celsius, 273, 15 Kelvin. Questo non è sempre il caso, comunque. Gli scienziati hanno trovato acqua liquida fredda fino a -40 gradi F nelle nuvole e persino acqua raffreddata fino a -42 gradi F in laboratorio. Quanto in basso potrebbero andare?
Questo risulta essere un problema difficile a cui rispondere. Quando l'acqua liquida viene raffreddata al di sotto di -42 gradi F, si cristallizza in ghiaccio troppo rapidamente per consentire agli scienziati di misurare la temperatura del liquido. Quindi Emily Moore e Valeria Molinero dell'Università dello Utah hanno sviluppato una sofisticata simulazione al computer di 32.768 molecole d'acqua (meno molecole di quelle che si possono trovare in una goccia di pioggia) che consente loro di vedere cosa è successo alla capacità termica, alla densità e alla compressibilità dell'acqua mentre si raffredda e determinare cosa è successo quando 4.000 di queste molecole si sono congelate. I loro risultati compaiono sulla rivista Nature .
Quando la temperatura dell'acqua si avvicina a -55 gradi F, le molecole d'acqua formano tetraedri, con ogni molecola che si lega vagamente ad altre quattro molecole. La densità dell'acqua diminuisce, la sua capacità di calore aumenta e la sua compressibilità aumenta. "Il cambiamento nella struttura dell'acqua controlla la velocità con cui si forma il ghiaccio", afferma Molinero. "Mostriamo sia la termodinamica dell'acqua che il tasso di cristallizzazione sono controllati dal cambiamento nella struttura dell'acqua liquida che si avvicina alla struttura del ghiaccio." Al di sotto di -55 gradi F, potrebbero ancora esistere minuscoli pezzi di acqua liquida, ma lo farebbe solo per un tempo incredibilmente breve, dice Molinero.
Questo super-raffreddamento dell'acqua è possibile perché l'acqua ha bisogno di un piccolo nucleo o seme di ghiaccio perché le molecole formino cristalli e in acqua molto pura "l'unico modo in cui puoi formare un nucleo è cambiando spontaneamente la struttura del liquido", afferma Molinero. Quei nuclei non si formeranno o non cresceranno abbastanza fino a quando la struttura delle molecole di acqua liquida non si avvicinerà a quella del ghiaccio solido, cosa che non accade finché l'acqua non diventa così incredibilmente fredda.
( HT: io9 )
