この投稿のタイトルは、小学校の理科試験にとって適切な質問のように思えますが、答えは最初に現れるよりもはるかに複雑です。 私たちは皆、水が華氏32度、摂氏0度、273.15ケルビンで凍結することを教えられました。 ただし、常にそうとは限りません。 科学者は、雲の中で液体の水が華氏-40度まで冷たく、実験室で華氏42度まで冷やしたことさえ発見しました。 彼らはどれくらい低くすることができますか？
それは答えるのが難しい問題であることが判明しました。 液体の水が華氏-42度以下に冷却されると、科学者が液体の温度を測定するには速すぎて氷になります。 そのため、ユタ大学のエミリームーアとヴァレリアモリネロは、32, 768個の水分子（雨滴に見られるよりも少ない分子）の高度なコンピューターシミュレーションを開発しました。 4, 000個のそれらの分子が凍結したときに何が起こったかを判断します。 その結果は、 Nature誌に掲載されています。
水の温度が華氏-55度に近づくと、水分子は四面体を形成し、各分子は4つの他の分子と緩やかに結合します。 水の密度が低下し、熱容量が増加し、圧縮率が増加します。 「水の構造の変化は、氷が形成される速度を制御します」とモリネロは言います。 「水の熱力学と結晶化速度の両方が、氷の構造に近づく液体水の構造の変化によって制御されることを示しています。」-55°F以下では、液体の小さなビットがまだ存在する可能性があります。信じられないほど短い時間だけ、モリネロは言います。
水は、分子が結晶を形成するために小さな核または氷の種を必要とするため、水が過冷却する可能性があります。 これらの核は、液体の水分子の構造が固体の氷の構造に近づくまで形成されないか、または大きく成長しません。
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