teplota | Svět2000

Není voda jako voda, podle vědců má dvě tváře

28. 4. 2025 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 3 min read 3661 Zobrazení kapalina, led, molekuly, nová forma, plyn, teplota, tlak, vazby, voda

Nové TOP 10 Vědecké objevy Země

Popis obrázku: Byly objevené čerstvé důkazy, že voda se může změnit z jedné formy kapaliny na jinou, hustší kapalinu. Připadá vám to podivné? Ale není, o objev se postarali vědci z univerzity v Birminghamu a univerzity Sapienza v Římě.

Voda je opravdu jedinečná a nyní víme o její další podobě, ke které chyběly důkazy. Voda se totiž dokáže rozdělit na dvě různé formy kapaliny.

Voda je jednu z mála látek, které umí na Zemi existovat v několika podobách. I když je ledem, kapalinou nebo plynem, pořád jde o vodu. Záleží pouze na okolních teplotách a tlaku. Voda je také jednou z mála látek, jejichž pevná forma má menší hustotu než její kapalina, proto led plave na hladině. To vše už o ni víme, ale co vědce překvapilo? Že má voda ve skutečnosti ještě jednu skrytou tvář.

Dvě tváře vody

Vědci tomu říkají „fázový přechod“. Nejde o novinku. Že by voda mohla mít i jinou formu než kapalnou, napadlo vědce už před 30 lety. Ale prokázání, že tomu tak opravdu je a že toto skupenství vody existuje, bylo dodnes pro vědce výzvou. Je to proto, že při nízkých teplotách voda odmítá být kapalinou a rychle se promění na led. O prokázání se už dříve snažili vědci z Bostonské univerzity, kteří předpokládali, že k přechodu dojde za podmínek podchlazení.

Většina kapalin je homogenních – všechny tečou dohromady a nelze rozlišit jednu molekulu kapaliny od druhé. Platí to především pro vodu. V roce 1992 však vědci přišli s teorií, že při určité teplotě a tlaku by kapalná voda dosáhla kritického bodu, ve kterém by již nebyla homogenní.

Skrytý stav vody

Kvůli tomuto skrytému stavu je o tomto fázovém přechodu vody, kdy je to stále kapalina, tedy – kapalina-kapalina, stále mnoho neznámého, na rozdíl od běžných příkladů fázových přechodů ve vodě mezi pevnou, parní a kapalnou fází.

Aby vědci toto jiné skupenství vody dokázali, použili k tomu koloidní model vody. Ten poskytl pohled do molekulární vody pod lupou a umožnil odhalit tajemství vody týkající se příběhu dvou kapalin.

Tým pak použil počítačové simulace, aby pomohl vysvětlit, jaké že to vlastnosti odlišují tyto dvě kapaliny na mikroskopické úrovni. Zjistili, že molekuly vody v kapalině s vysokou hustotou tvoří uspořádání, která jsou považovaná za „topologicky složitá“, jako je uzel trojlístku (představte si molekuly uspořádané do tvaru preclíku), nebo Hopfův článek (tady vazba vypadá jako dva spojené články ocelového řetězu). Molekuly v kapalině o vysoké hustotě jsou tedy zapletené. Molekuly v kapalině o nízké hustotě většinou tvoří jednoduché kruhy a proto molekuly v kapalině o nízké hustotě propletené nejsou.

Vědecký tým provedl simulace, které odhalily kritický bod, kdy dostatečně nízká teplota cca 198 Kelvinů (- 75°C) a dostatečně vysoký tlak (1 250 atmosfér), aby se voda spontánně rozdělila na dvě různé kapaliny – s vysokou a nízkou hustotou.

Tento náhled na mikromolekulární vazby poskytl zcela nový pohled na to, co bylo po 30 dlouhých let, starým výzkumným problémem.

Zjištění však nebylo snadné. Spuštění simulací pro tento výzkum zabralo téměř dva roky nepřetržitých výpočtů s použitím některých z nejvýkonnějších superpočítačů na světě, včetně Expanse v Centru Supercomputer v San Diegu. Porézní kapaliny, které se mohou pohybovat od nízké k vysoké hustotě, by se chovaly podobně jako houby, daly by se použít k zachycení znečišťujících látek, nebo jako filtr k odsolování vody.

Vědecká studie byla publikovaná v Nature Physics

Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert

„Inteligentní“ kontaktní čočky by mohly umožnit bezdrátovou detekci glaukomu

10. 5. 2024 Iveta Mauci 0 komentářů 2 min read 2553 Zobrazení čočka, gluakom, ochrana, oko, teplota, tlak, zrak

Medicína Nové Technologie TOP 10

Většina lidí s raným stádiem glaukomu neví, že ho mají, i když včasná léčba je klíčem ke snížení ztráty zraku. Zatímco detekce jemného zvýšení očního tlaku pomáhá lékařům diagnostikovat glaukom, je náročné a vyžaduje neustálé sledování, zvláště při různých teplotách, které oči zažívají. Nyní vědci prostřednictvím ACS Applied Materials & Interfaces, zveřejněném na Eureka Alert, ukázali prototyp „chytré“ kontaktní čočky, která přesně měří oční tlak bez ohledu na teplotu.

Glaukom, skupina onemocnění, která poškozuje zrakový nerv a vede ke ztrátě zraku. Lékaři při očním vyšetření používají k jednorázovému měření očního tlaku „testy nafouknutí vzduchu“ vyvolávající ucuknutí. Mírné zvýšení tlaku, jinak nepostřehnutelný příznak způsobený nahromaděním tekutiny kolem rohovky, může vést k diagnóze glaukomu.

Vědci testovali způsoby, jak nepřetržitě a pohodlněji detekovat tyto drobné výkyvy tlaku, jako jsou kontaktní čočky, které přenášejí signály do receptorových brýlí. Měnící se teploty, jako například vyjít ven do chladného počasí, však mohou ovlivnit měření čoček. Dengbao Xiao a spolupracovníci tedy chtěli vyvinout kontaktní čočku, která přesně měří a bezdrátově přenáší signály o očním tlaku v reálném čase v širokém rozsahu teplot.

Zaprvé, Xiao a tým navrhli dva miniaturní spirálové okruhy, každý s jedinečným přirozeným vibračním vzorem, který by se měnil při natažení o nepatrné množství, například při změnách tlaku a průměru oka. K vytvoření kontaktních čoček detekujících tlak vědci vložili tyto drobné obvody mezi vrstvy polydimethylsiloxanu, typického materiálu pro kontaktní čočky. Poté bezdrátově přečetli vibrační vzorce vestavěných obvodů tak, že přidrželi cívku blízko čočky, která byla připojena k počítači. Vysílané signály nebyly ovlivněny testy, jejichž cílem bylo napodobit pohyb očí, delší vystavení vlhkosti (pro simulaci vlhkých podmínek v oku) a každodenní opotřebení.

Tato „chytrá“ kontaktní čočka by mohla jednoho dne pomoci měřit oční tlak a vysílat bezdrátové signály, které by umožnily včasnou detekci glaukomu.

V laboratorních testech vědci umístili nové čočky na tři jednotlivé vzorky prasečího oka, přičemž kontrolovali oční tlaky a teploty. Kontaktní čočky monitorovaly a bezdrátově přenášely údaje o tlaku od 10 do 50°C. Když byly tlaky počítány ze signálu pouze jednoho okruhu v čočce, výsledky se odchylovaly až o 87 % od skutečných hodnot. Při použití informací z obou okruhů se však hodnoty tlaku lišily pouze o 7 % od skutečné hodnoty, protože kombinace odstranila chyby související s teplotou. Vědci tvrdí, že jejich dvouokruhový „chytrý“ design čoček má potenciál být použit pro přesnou včasnou detekci a monitorování glaukomu, a to i v širokém rozsahu teplot.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v ACS pod názvem „Teplotní samokompenzační inteligentní bezdrátová kontaktní čočka pro kvantitativní monitorování nitroočního tlaku“

Iveta Mauci

localhost/wp

Proč se nad řekou Chicago objevila „pára“ při teplotách pod bodem mrazu?

17. 1. 2024 Petr Kovanda 1 komentář 2 min read 243 Zobrazení Chicago, kondenzace, kouř na vodě, mlha, rosný bod, teplota, vodní pára

Nové

Arktický vzduch přinesl v posledních dnech na mnoha místech po celém světě a také v USA, včetně Chicaga a Michiganského jezera, teploty pod bodem mrazu, píše IFL Science. Tam si lidé všimli velmi zvláštního jevu: nad řekou Chicago a jezerem se objevila „pára“. To mnohé přimělo k otázce: Co se to děje?

První věc, kterou je třeba říci, je, že to není pára. Pára je voda uvolňovaná při zahřívání vody. To, co vidíte, je skutečně vodní pára, ale na její tvorbu bychom měli být pedantští. Fenomén, který vidíte, je blíže k vidění vlastního dechu za chladného dne. Ale asi byste sami sebe nepopsali, že jste jako pařící.

@leylalately Steam from the Chicago River today. It was so cold evem the river was not ready. #chicagoriver ♬ Winter – AShamaluevMusic

Kouř na vodě

Při sledování videa, nebo pokud jste v Chicagu či na jiném místě s podobnými teplotními podmínkami podobným místě v Chicagu, pak jste svědky kondenzace vodní páry nad hladinou vody. Dříve se tomu říkalo mořský kouř, ale mnohem více se podobá mlze než čemukoli jinému.

Vzniká díky rozdílu teplot mezi studeným vzduchem a teplejší vodou. Na rozhraní mezi nimi se tvoří tenká vrstva vzduchu a v ní je nějaká vodní pára. Teplý vzduch stoupá vzhůru a vodní pára, náhle v kontaktu s chladnějším vzduchem, kondenzuje do mlhy v tenkých strukturách přes řeky, moře a jezera.

Nejlepší podmínky nastanou, když je velký rozdíl teplot mezi vzduchem a vodou, jako právě teď v Chicagu. A je to jednodušší, když fouká malý vítr, aby kondenzace stihla proběhnout a nebyla hned odfouknuta.

Lekce technické vědy: rosný bod

Proč tedy potřebujete tyto podmínky pro tvorbu mořského kouře? To souvisí s rosným bodem. Množství vodní páry potřebné k nasycení určitého objemu vzduchu závisí na teplotě. Čím je chladnější, tím snazší je dostat se k rosnému bodu. Kromě toho začne vodní pára kondenzovat. Ve vysokých nadmořských výškách tomu říkáme kondenzační mraky. Na úrovni země tomu říkáme mlha.

Mlha a mořský kouř spolu souvisí, ale mlha vzniká opačně. Tedy teplý vzduch nad studenou vodou. Dalším podobným jevem jako mořský kouř je sublimace ledu na přímém slunci.

Všechny „vysvětlující“ články jsou potvrzeny ověřovateli faktů jako správné v době publikování. Text, obrázky a odkazy lze později upravit, odstranit nebo přidat, aby byly informace aktuální.

Petr Kovanda

Nový hit na TikToku, zvuk, který „chladí“ telefon?

13. 7. 2023 Adam Walko 2 min read 454 Zobrazení fyzikální zákony, ochlazení video, sugesce, telefon, teplota, TikTok, zahřívání

Nové Technologie Zajímavosti

Na TikToku můžete vidět videa, která mají telefon chladit. Trend si získává stále větší oblibu a někteří dokonce účinek takových materiálů potvrzují. V praxi zde působí jednoduchý psychologický efekt, píše WPTech.

TikTok je jednou z nejpopulárnějších platforem sociálních médií na světě, kde můžete vidět nejrůznější videa. Často jde jen o virální skeče ke zlepšení nálady. Někdy věcné materiály, ze kterých se můžete hodně naučit. Bohužel existují i nahrávky, které odporují vědě.

TikTok je mimochodem také kontroverzní aplikace, která má shromažďovat mnoho našich soukromých dat a odesílat je na servery v Číně.

Video z TikToku ochladí telefon?

V poslední době jsou stále populárnější videa, která mají zchladit chod telefonu (protože právě na telefonu běžně prohlížíme TikTok). Některé z těchto materiálů viděly miliony lidí po celém světě.

Na záznamu můžeme často vidět klimatizaci, která vydává charakteristický hukot. Právě tento zvuk má údajně na svědomí snížení teploty našeho telefonu.

V komentářích pod videem se strhla bouřlivá diskuze. Někteří potvrzují, že nahrávání funguje a popisují, že „cítí, jak se vzduch dotýká jejich kůže“ nebo „cítí vzduch vycházející z jejich telefonu“. Jiní naznačují, že „zvuk, který hraje, způsobuje, že telefon působí chladněji.“ Jiní zpochybňují věrohodnost nahrávky. Jak je to tady v praxi?

Zajímavý psychologický efekt

Videa z TikToku absolutně neovlivňují nižší teplotu telefonu (někdy fungují i opačně – při delším brouzdání po internetu se telefon zahřívá, protože se jeho komponenty déle zatěžují a generují více tepla). Takové jednání je v rozporu s fyzikálními zákony a nelze s ním žádným způsobem argumentovat.

Proč tedy někteří uživatelé potvrzují účinek videí a cítí se chladnější? Funguje zde psychologický efekt síly sugesce v kombinaci se smyslovými podněty simulujícími realitu – název videa naznačuje, že by mělo snížit teplotu, a pohled a zvuk klimatizace způsobují, že náš mozek přijímá podněty spojené s tímto zařízením. Tímto způsobem se někteří diváci klamně cítí chladněji. Jedná se tedy pouze o zavádějící sugesci, protože teplota se nemění.

Podobný efekt může být spojen s placebo efektem, fenomén se však týká léčby, kdy pod vlivem podávání neutrální látky lze pozorovat zlepšení psychického či fyzického zdraví pacienta.

Adam Walko

Erupce Tongy: 50 milionů tun vodní páry by mohlo roky ohřívat celou Zemi

25. 9. 2022 Iveta Mauci 3 min read 440 Zobrazení atmosféra, Hunga Ha´apa, Hunga Tonga, ozon, pára, sopka, stratosféra, teplota, Tonga, výbuch, Země

Nové TOP 10 Zajímavosti

Výbušná událost zvýšila atmosférickou vodní páru o 5 %

Více než osm měsíců poté, co 14. ledna vybuchla podmořská sopka poblíž Tongy, vědci stále analyzují dopady prudkého výbuchu a zjišťují, že by mohl zahřát planetu, napsal Livescience. Nedávno výzkumníci spočítali, že erupce Hunga Tonga-Hunga Ha’apa vychrlila do atmosféry neuvěřitelných 50 milionů tun (45 milionů metrických tun) vodní páry, kromě obrovského množství popela a sopečných plynů.

Tato masivní injekce páry zvýšila množství vlhkosti v globální stratosféře asi o 5% a mohla by spustit cyklus stratosférického ochlazování a povrchového ohřevu a tyto účinky mohou podle nové studie přetrvávat po několik měsíců.

Erupce Tongy, která začala 13. ledna a vyvrcholila o dva dny později, byla nejsilnější erupcí za poslední desetiletí na Zemi. Výbuch se protáhl na 260 kilometrů a podle Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA), vynesl do vzduchu sloupy popela, páry a plynu do výšky více než 20 km.

Velké sopečné erupce obvykle ochlazují planetu vypouštěním oxidu siřičitého do horních vrstev zemské atmosféry, který filtruje sluneční záření. Částice horniny a popela mohou také dočasně ochladit planetu blokováním slunečního záření, uvádí Univerzitní korporace pro výzkum atmosféry Národní vědecká nadace. Takto rozšířená a násilná vulkanická aktivita v dávné minulosti Země mohla přispět ke globální změně klimatu a před miliony let spustila masová vymírání.

Nedávné erupce také prokázaly schopnost sopek ochlazovat planety. V roce 1991, když hora Pinatubo na Filipínách odpálila svůj vrchol, aerosoly vychrlené tímto mocným sopečným výbuchem snížily globální teploty o přibližně 0,5 stupně Celsia na nejméně jeden rok, uvedla dříve Live Science.

Tonga vypudila přibližně 441 000 tun (400 000 metrických tun) oxidu siřičitého, asi 2 % z množství, které během erupce v roce 1991 vychrlila hora Pinatubo. Ale na rozdíl od Pinatuba (a většiny velkých sopečných erupcí, ke kterým dochází na souši), podmořské vulkanické oblaky Tongy poslaly „podstatné množství vody“ do stratosféry, zóny, která sahá od přibližně 50 km nad zemským povrchem až po 6 až 20 km, podle National Weather Service (NWS).

Podvodní erupce sopky Hunga Tonga-Hunga Ha’apai, dne 15. ledna 2022.

V podmořských sopkách mohou „podmořské erupce čerpat velkou část své výbušné energie z interakce vody a horkého magmatu“, což žene obrovské množství vody a páry do erupčního sloupce, napsali vědci v nové studii zveřejněné 22. září 2022 časopisem Science. Během 24 hodin po erupci se oblak rozšířil přes 28 km do atmosféry.

Vědci analyzovali množství vody v oblacích vyhodnocením dat shromážděných přístroji nazývanými radiosondy, které byly připojeny k meteorologickým balónům a vyslány do vulkanických oblaků. Jak tyto přístroje stoupají atmosférou, jejich senzory měří teplotu, tlak vzduchu a relativní vlhkost a přenášejí tato data do přijímače na zemi, uvádí NWS.

Atmosférická vodní pára absorbuje sluneční záření a znovu je vydává jako teplo. S desítkami milionů tun vlhkosti Tonga nyní ve stratosféře se zemský povrch bude zahřívat. I když podle studie není jasné, o kolik. Ale protože pára je lehčí než jiné vulkanické aerosoly a je méně ovlivněna gravitační silou, bude trvat déle, než se tento oteplovací efekt rozptýlí, a povrchové oteplování by mohlo pokračovat „v nadcházejících měsících,“ uvedli vědci.

Předchozí výzkum erupce zjistil, že Tonga vyvrhla dostatek vodní páry, aby naplnila 58 000 olympijských bazénů, a že toto ohromné množství atmosférické vlhkosti by mohlo potenciálně oslabit ozónovou vrstvu, uvedl dříve Live Science.

V nové studii vědci také zjistili, že toto obrovské množství vodní páry by skutečně mohlo modifikovat chemické cykly, které kontrolují stratosférický ozon, „budou však zapotřebí podrobné studie ke kvantifikaci účinku na množství ozonu, protože jiné chemické reakce mohou hrát také roli.“

Zdroj: Livescience

Foto: Screenshot z přiloženého videa NAVY Media
Námořnictvo USA restartovalo smrtící laserovou zbraň SSL-TM, která dokáže zdecimovat roje dronů
Foto: Ilustrační_Pixabay
ESA vyslala své skutečné astronauty k deváté planetě Persephone v PC hře
Foto: geralt/Pixabay
Vědci pátrají po zdrojích, jak umožnit regeneraci nervů u neurodegenerativních onemocnění, tohle je možná řešení
Foto: Ilustrační_salgir/Pixabay
Vědci použili zvukové vlny, aby vytvořili mlhu jako „opalovací krém“ pro rostliny
Foto: Pxels
Největší černé díry vznikly po sérii prudkých slučovacích nárazů v hustých hvězdokupách
Foto: Minosterstvo obrany USA
Ministerstvo obrany USA zveřejnilo 161 tajných souborů souvisejících s UFO/UAP, zde je několik z nich

Iveta Mauci

localhost/wp