水の過冷却温度は、以前に計算されたものよりも約100 K高くなっています

深く冷却された液体の場合、2段階の凍結プロセスから凍結ステップのみで固化を完了するための移行は、水の研究ではほとんど知られていないと思われる過冷却温度で発生します。私たちの知る限り、それはドーランらによってのみ言及されています。高圧氷用。この発現がない理由は、水の高冷却温度の文献に見られる最良の推定値が約-160°C（113 K）である可能性があります。この温度は、-40°C近くの実験的に実現可能なスーパークーリングの程度（233 K）の限界をはるかに下回っており、共通の純水の均質な核生成温度を示しています。実際、ガラス遷移温度（133 K）を下回っています。ここでは、驚くべきことに、水と氷の熱能力と凍結のエンタルピーの温度依存性を考慮したより徹底的な分析は、水の高冷却温度が約-64°Cまたは209 Kであることを示していることを示しています。以前の推定よりもほぼ100 K高くなっています。最もエキサイティングな結果の1つは、既存の実験がすでにこれらのスーパークーリングの程度に到達できることであり、これらの温度で凍結挙動の遷移が発生するという予測です。

For deeply supercooled liquids the transition from a two-stage freezing process to complete solidification in just one freezing step occurs at the hypercooling temperature, a term that seems to be almost unknown in water research; to our knowledge, it has only been mentioned by Dolan et al. for high-pressure ice. The reason for the absence of this expression may be that the best estimate to be found in the literature for the hypercooling temperature of water is about -160 °C (113 K). This temperature is far below the limit of experimentally realizable degrees of supercooling near -40 °C (233 K), which marks the homogeneous nucleation temperature TH of common pure water; in fact, it is even below the glass-transition temperature (133 K). Here we show that, surprisingly, a more thorough analysis taking into account the temperature dependence of the heat capacities of water and ice as well as of the enthalpy of freezing shows that the hypercooling temperature of water is about -64 °C or 209 K, almost 100 K higher than estimated before. One of the most exciting consequences is that existing experiments are already able to reach these degrees of supercooling, and it is our prediction that a transition in the freezing behavior occurs at these temperatures.