น้ำแข็งละลายได้อย่างไร: ความลึกลับที่ยาวนานได้รับการแก้ไข

จนถึงตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมก้อนน้ำแข็งในเครื่องดื่มของคุณละลาย พวกเขารู้จักพื้นฐาน แต่รายละเอียดยังคงเข้าใจยาก

การศึกษาใหม่ที่ก้าวหน้าประกาศในวันนี้สนับสนุนทฤษฎีชั้นนำที่การหลอมละลายเริ่มต้นขึ้นเมื่อโครงสร้างพื้นฐานของสสารเริ่มแตก

การหลอมละลายถือเป็นปรากฏการณ์พื้นฐานในฟิสิกส์ ความเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไรมีความสำคัญต่อการเข้าใจโลกทางกายภาพอย่างแน่นหนา

“ แต่รายละเอียดที่สำคัญเกี่ยวกับกลไกที่ขับเคลื่อนการละลายของก้อนน้ำแข็งหายไป” Arjun Yodh จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียกล่าว "ผิวเผินหลักการนั้นตรงไปตรงมาเมื่อความร้อนสูงขึ้นโมเลกุลภายในน้ำแข็งได้รับพลังงานมากขึ้นและกระตุกไปมากขึ้นขับรถเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว

ปัญหาคือช่วงแรกของการหลอมละลายไม่เคยเห็นมาก่อน นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถมองเห็นอะตอมที่เกี่ยวข้องได้เพราะมันเล็กมากและเพราะมันถูกซ่อนอยู่ในโครงสร้างของวัสดุที่เป็นของแข็ง

ดังนั้นทีมของ Yodh จึงสร้างอะตอมขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขาทำคริสตัลดูผ่านที่เป็นเหมือนลูกปัดขนาดเล็กและมองเห็นได้ในกล้องจุลทรรศน์แบบออพติคอล

“ ทรงกลมบวมหรือยุบอย่างมีนัยสำคัญด้วยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยและพวกเขาแสดงคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์อื่น ๆ ที่อนุญาตให้พวกเขาทำตัวเหมือนอะตอมรุ่นใหญ่เพื่อจุดประสงค์ในการทดลองของเรา” Ahmed Alsayed นักศึกษาปริญญาเอกของมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียกล่าวศาสตร์-

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

premelting เกิดขึ้นในจุดที่อะตอมภายในคริสตัลของแข็งไม่ได้อยู่ในแนวเดียวกันและพวกมันก็เริ่มเคลื่อนไหว การเปลี่ยนแปลงจะเห็นได้ในภาพที่ถ่ายเป็นวัสดุที่ร้อน ความไม่สมบูรณ์นั้นเหมือนกับความแตกต่างที่เห็นในเมล็ดข้าวนักวิทยาศาสตร์กล่าว

“ การเคลื่อนไหวเหล่านี้แพร่กระจายไปยังส่วนที่ได้รับคำสั่งมากขึ้นของคริสตัล” Alsayed กล่าว "เราจะเห็นได้ว่าปริมาณของ premelting ขึ้นอยู่กับประเภทของข้อบกพร่องของคริสตัลและระยะทางจากข้อบกพร่อง"

ธรรมชาติสามารถสร้างแรงบันดาลใจให้กับเทคโนโลยีเนื่องจากกระบวนการได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติม

“ การมีอยู่ของการพรีสเตอร์ภายในวัสดุที่เป็นของแข็งแสดงให้เห็นว่าของเหลวมีอยู่ภายในผลึกก่อนที่จะถึงอุณหภูมิหลอมละลายของพวกเขา” Yodh กล่าว "การทำความเข้าใจกับผลกระทบนี้จะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการออกแบบวัสดุที่แข็งแกร่งซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้มากหรือน้อยและสามารถนำไปใช้กับทฤษฎีของเราว่าวัสดุธรรมชาติเช่นน้ำวิวัฒนาการในสภาพแวดล้อมของเรา"