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借助X激光 科学家发现过冷水关键临界点
2026年03月31日 14:05:55
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：4667
近日，瑞典斯德哥尔摩大学领导的研究人员在过冷水的研究中获得了新突破。
从冰箱拿出一瓶水，乍看之下与普通液态水无异，但当其受到剧烈撞击后，会立刻出现结晶现象，并在瞬间冻结成冰——这是电视上经常看到的过冷水实验，而在这个实验背后，却藏着许多等待科学家去探索的秘密。
过冷水指温度已低于摄氏零度(或当前压力下的凝固点)但仍保持液态的水。它是一种不稳定的热力学亚稳态，常见于高纯度水、洁净容器内或自然界的冷云中。过冷水在遭受物理震动、杂质引入或低温进一步降低后，会瞬间成核并冻结成冰，这是过冷水不稳定性的体现，也是过冷水实验的基本原理。自然界中的许多现象都与过冷水有联系，例如冻雨。相对，人类也会有意识的利用过冷水，例如应用其原理进行生物保存和低温环境研究。
而就在近日，瑞典斯德哥尔摩大学领导的研究人员在过冷水的研究中获得了新突破。
据悉，研究团队借助X射线激光发现在约-63℃、1000个大气压的过冷条件下，水中存在一个关键临界点，这个关键临界点可能是过冷水这类“反常”的物理性质的根源。这个临界点可以理解成水在两种不同的液态结构之间不断波动的点。在临界点附近，水会在不同状态及其混合状态之间波动，并且当水接近这一临界点时，其结构变化的速度会明显变慢，仿佛一旦进入这种状态就难以“脱身”。
事实上，这个临界点或许也能够解释为什么液态水在4℃时密度最大，高于或低于4℃水都会逐渐开始膨胀，并且当水持续降温甚至冷却到0℃以下时，在尚未结冰的情况下，水的膨胀会持续进行，并且温度越低，这种膨胀越明显。
目前，该成果已经发表在《科学》杂志上，感兴趣的读者可以自行查阅学习。
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