Wie Eis schmilzt: Langjährige Rätsel gelöst

Bis jetzt konnten Wissenschaftler nicht erklären warum Eiswürfel in Ihrem Getränk schmelzen. Sie haben die Grundlagen bekannt, aber die Details blieb schwer.

Eine bahnbrechende neue Studie, gab heute bekannt, unterstützt eine führende Theorie, die schmelzen beginnt, wenn die grundlegende Struktur der Materie beginnt zu knacken.

Schmelzen, gilt ein grundsätzliches Phänomen in der Physik. Ein Verständnis der Funktionsweise ist entscheidend für einen festen Griff auf die physische Welt zu gewinnen.

"Noch wichtige Details über die Mechanismen, die das Schmelzen des einen Eiswürfel zu fahren fehlt, sind", sagte Arjun Yodh von der University of Pennsylvania. "Oberflächlich betrachtet, ist das Prinzip einfach. Als ein solides heizt, Moleküle im Eis erwerben mehr Energie und wackeln um mehr, fahren den Übergang von fest zu einer Flüssigkeit. Dies ist zum Teil wahr, aber Realität ist reicher und komplexer."

Das Problem ist, dass die früheste Phase des Schmelzens nie gesehen worden ist. Wissenschaftler sehen nicht die beteiligten Atome, weil sie so klein sind und weil sie in der Struktur des festen Materials versteckt sind.

So machte das Yodh Team einige große Atome. Speziell sie durchsichtige Kristalle, die wie kleine Perlen sind in einem optischen Mikroskop sichtbar.

"Die Sphären anschwellen oder mit kleinen Änderungen in der Temperatur deutlich reduzieren, und sie weisen andere nützlichen Eigenschaften, die ihnen ermöglichen, Verhalten sich wie riesige Versionen von Atomen für unser Experiment", sagte Ahmed Alsayed, ein Doktorand der University of Pennsylvania und Hauptautor des Papiers auf die Ergebnisse in der 1. Juli-Ausgabe der Zeitschrift Science.

Eine Vorschmelz-tritt an Stellen wo Atome in festen Kristalle sind nicht perfekt abgestimmt, und sie beginnen sich zu bewegen. Die Änderungen gelten in Bildern genommen, da das Material erhitzt wurde. Die Unvollkommenheiten ähnlich wie die Unterschiede in der Maserung des Holzes zu sehen sind, sagte der Wissenschaftler.

"Diese Bewegungen dann in die mehr bestellten Teile des Kristalls verbreiten", sagte Alsayed. "Wir konnten sehen, dass die Höhe der Vorschmelz-auf die Art des Kristall-Mangels und auf die Entfernung des Mangels abhängt."

Natur könnte Technologie begeistern, wie der Prozess weiter untersucht wird.

"Die Existenz von Vorschmelz-in Feststoffen impliziert, dass Flüssigkeiten in Kristalle vorhanden sein, bevor ihre Schmelztemperatur erreicht ist," sagte Yodh. "Das Verständnis dieser Effekt wird für die Gestaltung von festen Materialien, das sind mehr oder weniger unempfindlich gegen Temperaturschwankungen und könnte gelten auch für unsere Theorien wie natürliche Materialien, wie Wasser, entwickeln sich in unserer Umwelt Einblicke."

Related Stories

• Ein Wasser-Rätsel gelöst...
• Aber Wasser bleibt geheimnisvoll
• Neue Phase des Eises kann vorhanden sein
• Die vielen Geschmacksrichtungen der Nebel