Científicos logran enfriar agua sin congelarla a temperatura baja récord

Nube formada como resultado de la cristalización del hielo a partir de gotitas de agua sobreenfriadas. /Ian Jacobs / flickr

Un equipo de físicos de Alemania, Francia, España e Italia han logrado, por primera vez, sobreenfriar microgotas de agua hasta -42,55 °C, un grado menos que el récord anterior. Para el enfriamiento utilizaron el método de evaporación en vacío rápida, y determinaron la temperatura a partir de los datos de la dispersión de luz, en función del tamaño de la gota, informan los científicos en Physical Review Letters.

Hasta la fecha, la temperatura más baja en la cual las microgotas pudieron mantener el estado líquido, y que fue posible medir con precisión, fue de aproximadamente -41 °C. Por otro lado, de acuerdo a los análisis teóricos y la simulación por computadora, se sabe que la temperatura mínima en la que el agua se puede mantener en estado líquido metaestable es de aproximadamente -45°C, debajo de la cual el estado frío es inestable.

El grupo, dirigido por Robert E. Grisenti de la Universidad Goethe de Frankfurt (Alemania), sugirió usar el método de evaporación rápida en vacío para sobreenfriar microgotitas de agua. El principal inconveniente de este método es que en este nivel de enfriamiento es difícil determinar la temperatura con precisión. Para resolver este problema, los autores propusieron usar el método de dispersión Raman. Midiendo el desplazamiento del pico Raman por la frecuencia, es posible con muy buena precisión determinar la distribución de las gotitas, calculando la pérdida de peso durante y después de la evaporación. La precisión de este método, según los científicos, es de aproximadamente 0,5ºC.

Datos sobre el cambio de tamaño (arriba) y la temperatura (abajo) de la gota durante la evaporación rápida en vacío. Los símbolos en la derecha corresponden a gotas en las que la cristalización del hielo ha comenzado. /Claudia Goy y otros / Physical Review Letters, 2018

Usando este enfoque, los científicos fueron capaces de enfriar las microgotas de unos 6,3 micrómetros. Los científicos dicen que el método propuesto permite el enfriamiento de gotas más grandes a temperaturas suficientemente bajas. Además, el método de dispersión Raman con el tamaño de gota permite monitorear el estado de los entre el oxígeno y el hidrógeno dentro de las moléculas, y los enlaces de hidrógeno entre las moléculas. En vista de los datos recibidos, en el futuro los científicos esperan recibir información sobre el cambio de la estructura de las conexiones de hidrógeno en el agua durante el enfriamiento hasta temperaturas críticamente bajas. Según los autores del estudio, los resultados del trabajo ayudarán a estudiar con más detalle los procesos que ocurren durante la cristalización del hielo en la atmósfera y construir modelos climáticos más confiables.

A mediados del 2017, científicos de la Universidad de Estocolmo descubrieron dos fases líquidas del agua con grandes diferencias en estructura y densidad, gracias a estudios experimentales con rayos X. 

Alexánder Dubov

Texto traducido por María Cervantes

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