神奇的水！负93摄氏度内保持液态，液态和气态在374摄氏下共

登州渔夫

水可以在远低于0摄氏度的温度下保持液态，这种过冷阶段是目前科学研究的焦点。巴西圣保罗州立大学(Unesp)开发的理论模型表明，在过冷水中，存在一个临界点，在该临界点，热膨胀和压缩性等性质表现出异常行为。由马里亚诺·德·索萨(Mariano De Souza)教授领导的这项研究得到了FAPESP的支持，索萨也是里约克拉洛大学地球科学和精确科学研究所物理系的教授，索萨和合作者在《科学报告》期刊上发表了这项研究。

研究表明，这第二个临界点类似于水中约374摄氏度和约22兆帕斯卡压力下的液气转变。液相和气相在大约374摄氏度的水中共存，这种奇特行为的起源可以观察到，例如在高压锅中。在这一点上，水的热力学性质开始表现出异常行为，因此，这一点被认为是“关键的”在过冷水的情况下，两相也共存，但都是液体，一种密度较高，另一种密度较低。如果系统继续适当地冷却到0摄氏度以下，相图上就会出现一个点，在那里两相的稳定性被打破，水开始结晶，这是根据新的研究从理论上确定的第二个临界点。

研究表明，这第二个临界点出现在180开尔文(约-93摄氏度)的范围内，超过这个临界点，可以存在液态水。它被称为过冷水。最有趣的部分是，研究为水开发的理论模型可以应用于所有两种能量尺度共存的系统。例如，它适用于铁基超导体系统，其中也有向列相[分子取向为平行线，但不是以明确定义的平面排列]。这个理论模型起源于研究实验室进行的几个低温热膨胀实验。这个通用模型是通过对Grüneisen参数的理论改进而获得，以德国物理学家Eduard Grüneisen(1877-1949)命名。

简单地说，这个参数描述了温度和压力变化对晶格的影响。研究对Grüneisen和伪Grüneisen参数的分析可以应用于研究任何具有两个能级系统的临界行为，根据感兴趣的系统对关键参数进行适当调整就足够了。用可压缩单元类伊辛模型来估计过冷水中热膨胀系数和比热(Grüneisen参数Γs)之间的比率。在临界压力和温度附近，Γs对序参数的热波动非常敏感，序参数是压力诱导临界点的特征行为。Γs的这种增强表明，控制系统的是两个能量尺度，即高密度液体和低密度液体共存，在过冷相的临界点上变得难以区分。
博科园｜研究/来自：圣保罗研究基金会
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