La ce temperatură se transformă apa în mod obligatoriu în gheaţă?

Apa nu îngheaţă întotdeauna la 0°C, nici chiar la -40°C, potrivit unui studiu al cercetătorilor americani, care au stabilit că este nevoie ca temperatura să scadă până la cel puţin -48°C pentru ca apa să se transforme în mod obligatoriu în gheaţă, informează AFP.

Un studiu, publicat miercuri, clarifică acest fenomen, evidenţiat de numeroase înregistrări video postate pe internet.

Emily Moore şi Valeria Molinero, de la catedra de chimie a Universităţii Utah din Statele Unite ale Americii, au explicat în acest studiu, publicat în revista britanică Nature, motivul pentru care apa nu îngheaţă în mod obligatoriu, decât după ce temperatura scade până la cel puţin -48°C.

Aceasta nu este doar o chestiune care se referă la frigul extrem, ci una care depinde şi de maniera în care se organizează moleculele de apă, au dezvăluit savanţii americani. Apa, în suprafuziune - aflată încă în stare lichidă chiar şi când temperatura ei a scăzut sub 0°C - se transformă în gheaţă atunci când moleculele de apă se asociază între ele pentru a forma tetraedre (piramide cu patru feţe).

"Schimbarea structurii apei controlează nivelul de formare a gheţei", a precizat Valeria Molinera într-un comunicat. Se creează mai întâi o "gheaţă intermediară", a cărei structură se situează între cea a gheţei şi cea a lichidelor.

Apa lichidă este o reţea de molecule de apă, slab asociate între ele, prin intermediul unui tip de legătură intermoleculară, denumită legătura hidrogen. Atunci când îngheaţă, apa poate să formeze 16 tipuri diferite de cristale de gheaţă.

Oamenii de ştiinţă care studiază atmosfera au dorit să afle la ce temperatură şi în ce ritm apa îngheţată se transformă în gheaţă.

"Este necesar pentru a prezice ce cantitate de apă din atmosferă este în stare lichidă şi în stare de cristale", a precizat Valeria Molinero.

Savanţii vor să afle, totodată, nivelul radiaţiei solare care este absorbită de apă şi de gheaţa atmosferică. "Este important pentru a putea face predicţii despre clima planetei", a adăugat aceeaşi cercetătoare.

Pentru ca gheaţa să se formeze, trebuie mai întâi să se creeze mici nuclee sau bobiţe de gheaţă în interiorul lichidului. În apa pură, "singura posibilitate de a da naştere unui astfel de nucleu este obţinută prin schimbarea spontană a structurii lichidului".

Întrebarea cheie, afirmă Valeria Molinero, este următoarea: "În ce condiţii se formează aceste nuclee şi cât de mari trebuie să fie pentru a putea apoi să crească?".

Simulând pe computer comportamentul a mii de molecule de apă, cele două chimiste au încercat să determine viteza de formare a acestor cristale de gheaţă şi valoarea la care trebuie să scadă temperatura apei pentru ca acest lichid să îşi atingă pragul minim de cristalizare şi de îngheţare obligatorie. Răspunsul oferit de acest calcul a fost de -48°C.