Judul posting ini tampaknya merupakan pertanyaan yang tepat untuk ujian sains sekolah dasar, tetapi jawabannya jauh lebih rumit daripada yang pertama kali muncul. Kita semua telah diajarkan bahwa air membeku pada 32 derajat Fahrenheit, 0 derajat Celcius, 273, 15 Kelvin. Tapi itu tidak selalu terjadi. Para ilmuwan telah menemukan air cair sedingin -40 derajat F di awan dan bahkan air dingin hingga -42 derajat F di laboratorium. Seberapa rendah mereka bisa pergi?
Itu ternyata menjadi masalah yang sulit dijawab. Ketika air cair didinginkan di bawah -42 derajat F, itu mengkristal menjadi es terlalu cepat bagi para ilmuwan untuk mengukur suhu cairan. Jadi Emily Moore dan Valeria Molinero dari University of Utah mengembangkan simulasi komputer canggih dari 32.768 molekul air (lebih sedikit molekul daripada yang dapat ditemukan dalam hujan) yang memungkinkan mereka melihat apa yang terjadi pada kapasitas panas air, kepadatan dan kompresibilitas saat didinginkan dan didinginkan. tentukan apa yang terjadi ketika 4.000 molekul itu membeku. Hasilnya muncul di jurnal Nature .
Ketika suhu air mendekati -55 derajat F, molekul-molekul air membentuk tetrahedron, dengan masing-masing molekul terikat dengan longgar pada empat molekul lainnya. Kepadatan air berkurang, kapasitas panasnya meningkat dan kompresibilitasnya meningkat. "Perubahan struktur air mengontrol laju pembentukan es, " kata Molinero. "Kami menunjukkan bahwa termodinamika air dan laju kristalisasi dikendalikan oleh perubahan struktur air cair yang mendekati struktur es." Di bawah -55 derajat F, sedikit saja air cair mungkin masih ada, tetapi akan tetap demikian. hanya untuk waktu yang sangat singkat, kata Molinero.
Pendinginan air ini dimungkinkan karena air membutuhkan nukleus kecil atau biji es bagi molekul untuk membentuk kristal dan dalam air yang sangat murni "satu-satunya cara Anda dapat membentuk nukleus adalah dengan secara spontan mengubah struktur cairan, " kata Molinero. Inti-inti itu tidak akan terbentuk atau tumbuh cukup besar sampai struktur molekul air cair mendekati es padat, yang tidak terjadi sampai air menjadi sangat dingin.
( HT: io9 )
