Какой эффект может понизить температуру замерзания воды во всем мире до -40 градусов по Цельсию?

Этот вопрос возникает из-за того, существует ли антропогенное или природное явление, которое может вызвать резкое изменение климата в течение нескольких часов/дней? — пытается дать KaguraRap функциональный ответ на резкое падение температуры, которое может застать людей врасплох. Думаю, у меня есть функциональный результат, но мне нужны причины, почему это произошло.

Обзор

Климат Земли сильно зависит от образования льда, который регулирует температуру климата. У вас слишком много энергии (слишком жарко), и часть льда тает. Вам не хватает энергии и образуется лед, выделяя энергию, которая превращается в тепло. Это соотношение работает так хорошо, потому что количество энергии, необходимое для таяния льда, чрезвычайно велико. Конечным результатом является чрезвычайно эффективный буфер, который регулирует количество энергии в нашей климатической системе (и, в конечном счете, насколько жарко на земном шаре). Ключевым моментом здесь является таяние льда, забирающее большое количество энергии из климата.

Предложение

На мгновение не обращайте внимания на причину того, как или почему это могло произойти, но допустим, произошло событие, которое изменило температуру плавления воды с 0 ° C до -40 ° C. Удельная теплоемкость воды 4,181 Дж/г/К, а энтальпия плавления 334 Дж/г. Быстрая версия (укажите на математические ошибки, если они есть), но это означает, что такое же количество энергии, необходимое для таяния льда, нагреет ту же массу воды примерно на 80 градусов.

Таким образом, событие происходит, вода теперь замерзает при температуре -40 ° C и начинает массовое таяние, как если бы это был лед при температуре 40 ° C + + погода.

  1. Количество энергии, забираемой из окружающей среды для таяния льда, действительно велико. В основном -334 Дж на грамм расплава. Это должно иметь невероятно быстрый охлаждающий эффект по всему миру, который ощущается во всем мире.

  2. Таяние льдов на суше должно оказать немедленное влияние на глобальный уровень моря, создав возможность для некоторых прибрежных затоплений. Массовое падение температуры вызовет штормы, поскольку температура быстро падает и энергия перераспределяется, поэтому «ураган» (или, скорее, норд-ост, поскольку у него не будет теплого ядра, как у тропического шторма) вызовет заморозки. наводнение в таком городе, как Нью-Йорк.

KaguraRap — Думаю, у меня есть сценарий, который создаст быстрое понижение температуры и придаст вашей истории наводнение в стиле «Послезавтра».

Вопрос

А всем остальным задам вопрос – что могло повлиять на то, чтобы вода так понизила температуру плавления? Я знаю, что соль и другие растворители помогут, но не в том масштабе, который требуется здесь. Может быть, деградация дейтерия (изотопа водорода в тяжелой воде)? Я бы также принял присутствие темной материи, путешествующей через него. Инопланетная технология, которая может ввести что-то в лед по всему миру?

В частности, как можно было бы снизить его температуру плавления резко, а не в течение длительного периода времени?

Получить Q, чтобы изменить планковскую постоянную Вселенной?
«что-то» должно изменить силу внутримолекулярной связи воды. Но вода — это всего лишь материя, поэтому все изменилось бы. Да, это потребует возни с взаимодействием Ван-дер-Вааля, что требует... чего-то действительно фундаментального, например, да, постоянной Планка, которую нужно настроить. Страшный!

Ответы (5)

Взгляните на этот вопрос по обмену стеками физики . Температура замерзания воды зависит от давления. Если атмосферное давление сильно понизилось, то изменится и температура плавления воды. Если бы мы потеряли атмосферу в результате катастрофического события или если бы сила гравитации была каким-то образом уменьшена с помощью технологии, магии или за счет потери массы земли, тогда вода фактически превратилась бы из твердого состояния в газообразное при -40 градусах, учитывая пониженное давление.

Чтобы это произошло, вам понадобится сильный перепад давления на обоих полюсах, но мне нравится теория.
Это в значительной степени очевидный способ сделать это - единственный другой случай, который я могу придумать, но у меня нет решимости сделать ответ, - это постепенное введение следовых количеств различных элементов и простых химикатов в морскую воду. сдвиг температуры плавления ниже. Следовые количества для предотвращения обнаружения - однако я не знаю, возможно ли это химически.
@ivy_lynx: Проблема в том, что все, что происходит постепенно, не будет иметь желаемого внезапного эффекта.
@Wrzlprmft да, я забыл об этом :P
Для справки, -40С это 233,15К. При такой температуре на этой фазовой диаграмме нет места, где вода будет жидкой, но, как уже упоминалось, при охлаждении лед потенциально может сублимироваться непосредственно из твердого состояния в газообразное.
Однако похоже, что атмосферное давление должно составлять примерно 0,00001 (сто тысячную) от его текущего значения. Очевидно, что дыхание будет серьезной проблемой.
@CalebHines - идея заключалась бы в том, чтобы позволить воде быть жидкой примерно до -40, когда она начинает замерзать. Это привело бы к таянию существующего льда при 0°C (забирая энергию) и, в конечном счете, к охлаждению земного шара. Дыхание не является проблемой, поскольку эффект может быть локализован в полярных регионах земного шара.

Это действительно интересное решение проблемы «глубокой заморозки». Как вы говорите, переход такого количества воды из твердого в жидкое высосет огромное количество тепла из планеты. Я знаю, что вы не спрашивали об этом, но я хочу быстро рассказать о результатах, так как вы можете быть разочарованы.

Эффекты, которые это будет иметь

Это также окажет интересное влияние на уровень моря, морскую жизнь и множество других случаев.

Однако в плане есть несколько сбоев, во-первых, большая часть Антарктиды уже находится ниже этих температур, поэтому она не растает. Во-вторых, изменение состояния части льда охлаждало бы другой лед вокруг него, замедляя преобразование. По сути, у вас есть петля отрицательной обратной связи, которая затормозит процесс (хотя он все равно будет продолжаться).

Другая загвоздка в том, что вы получите большую часть охлаждающих эффектов на полюсах, которые уже холодные. Тропики вообще не пострадают (пока уровень моря не начнет подниматься). Однако океанские течения будут сильно нарушены внезапным притоком пресной воды на полюсах.

Как это могло произойти

Что касается того, как это могло произойти - это в принципе невозможно при нынешних знаниях физики.

Одно из возможных «правдоподобных, если не присматриваться слишком близко» объяснение — что-то вроде обратной стороны Ice-nine . Ледяная девятка — это (вымышленный) полиморф воды, который тает при 42 градусах Цельсия, а не при 0 градусах. При контакте с водой он действует как затравочный кристалл и превращает всю остальную воду в Лед-девять, заставляя ее мгновенно замерзать.

Здесь можно предположить что-то подобное. Мимо проходит комета, содержащая какой-то особый полиморф воды, и мы проходим через ее хвост. Некоторые из водных полиморфов достигают земли, разбросанной по всему земному шару, и немедленно запускают цепную реакцию, превращая всю остальную воду, которую он находит, в такую ​​же менее стабильную форму, как и она сама, которая тает только при -40 градусах.

Я полагаю, вы не хотели бы ловить падающие ice-nineхлопья на свой язык!
@ user2338816 Да, это было бы смертельно.
@TimB - Я вижу, что немедленным эффектом является резкое похолодание на полюсах, что должно значительно снизить давление, что приведет к двум массивным минимумам на обоих концах земного шара. Мне придется поискать, есть ли какие-либо предыдущие примеры этого в нашей записанной истории погоды, но это должно привести к довольно сильным штормам на каждом полюсе ... Возможно, мне придется посмотреть, что произошло, когда исландский минимум был на своем самый массовый.
Увы, мне бы хотелось написать полиморфный ответ. Дело в том, что каждый полиморф воды будет демонстрировать эту реакцию превращения нормальной воды при контакте. Для заинтересованного читателя: в 1970-х годах поливода была предполагаемой полиморфной модификацией воды, которая образует капилляры с гораздо более низкой температурой замерзания и гораздо более высокой температурой кипения. У этой истории есть один очевидный изъян: хотя новый полиморф воды может образоваться даже спонтанно, эффект превратит Землю в безжизненную планету, так что изменение климата — наименьшая из проблем.

Как отмечали другие, для этого нет реального физического эффекта. Однако давайте посмотрим, как может работать вымышленный эффект.

Вода может быть переохлаждена до довольно низких температур, значит, существует жидкое состояние воды; действительно, это жидкое состояние все еще существует при -40°C. Однако это переохлажденное состояние очень неустойчиво, то есть вода замерзнет при малейшем возмущении.

Таким образом, вымышленная причина желаемого эффекта должна была бы сделать состояние переохлажденной воды предпочтительным состоянием при этой температуре, то есть уменьшить энергию этого состояния или увеличить энергию состояния льда.

Хитрость для этого должна заключаться в ослаблении водородных связей , которые ответственны за аномалии воды (включая высокую температуру плавления).

Однако для этого вам нужно покинуть область точных наук.

Температура плавления по определению является точкой, при которой предпочтительное состояние переходит из твердого в жидкое. Таким образом, если переохлажденное состояние является предпочтительным состоянием при некоторой температуре, эта температура по определению выше точки кипения. Также указанное переохлажденное состояние больше не является переохлажденным, а является обычным жидким состоянием, поскольку переохлажденная жидкость по определению является жидкостью при температуре ниже точки плавления. Итак, вы де-факто предлагаете снизить температуру плавления воды, с чего мы и начали.
Более того, переохлажденные жидкости не замерзают, так как для этого им нужна затравка для кристаллизации. Одним из очень хороших семян для кристаллизации является лед.

Уравнения для энергии, необходимой для таяния льда, предполагают, что мы должны поднять температуру льда выше точки плавления. Вы предлагаете понизить температуру плавления ниже нынешней температуры льда. Следовательно, у него уже есть энергия, необходимая для плавления. Таким образом, ледники и все, кроме самой холодной части полюсов, превратятся в воду, но не мгновенно, а довольно быстро.

Краткосрочными эффектами будут повышение уровня моря, массовые наводнения в любом месте вниз по течению от гор с ледниками (например, поищите «наводнения в Калгари 2013») и потрясение почти всех важных океанских процессов.

То, как вы могли бы сделать это, не внося также серьезных изменений в землю, таких как удаление атмосферы (что нарушит эксперимент), потребует изменения некоторых фундаментальных законов природы. Ваша идея с дейтерием не сработает - физические свойства дейтерия достаточно близки, чтобы вы могли пить тяжелую воду в течение недели без каких-либо побочных эффектов (две недели - это проблема). Для этого вам понадобится помощь всемогущего божества. Сразу приходит на ум один с озорной жилкой - Q.

Что у него и будет, если только температуру плавления не понизить до температуры льда. -20 лед, -40 точка плавления. Там должно быть достаточно скрытой тепловой энергии.

Я знаю, что это старо, но удивительно, что никто не упомянул о насыщении солью. Вода, содержащая максимально растворимое количество NaCl, замерзает при -21°С. Максимальная соленость, которую можно растворить, составляет 27% .

В океанах содержится около 3,5% соли. Мертвое море более соленое, чем этот уровень, с соленостью 34% .

Автор Wilson44691 — собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18790421

Таким образом, вы можете пройти половину пути, используя условия, реально существующие на Земле.

Какой эффект может понизить температуру замерзания воды во всем мире до -40 градусов по Цельсию?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v