水在什么温度下结冰?
纯水和海水结冰的温度都不是01。
水结冰时,水分子需要附着在某种物质上,比如凝结在微小的灰尘颗 粒的周围,这样冰晶就可以在这种“核”的周围形成。如果没有这些凝结 核,水要在-421时才会结成冰。
不结冰的冷凝水现象叫做“过冷”,它的形成过程是缓慢完成的。如果 你把一瓶非常纯净的水放到冰箱中过冷,一旦拿出瓶子把水倒出来,它马 上就会结成冰。
如果以极快的速度冷却水,将出现一种完全不同的现象。 它会直接越 过结冰的阶段(冰是一种有规则的格点晶状结构)而直接转变成混沌的非 晶态固体,叫做“玻璃水”(叫这个名称是因为与玻璃中分子的随机分布相 同)。需要在几毫秒中把温度降到-137T才能形成...全部
纯水和海水结冰的温度都不是01。
水结冰时,水分子需要附着在某种物质上,比如凝结在微小的灰尘颗 粒的周围,这样冰晶就可以在这种“核”的周围形成。如果没有这些凝结 核,水要在-421时才会结成冰。
不结冰的冷凝水现象叫做“过冷”,它的形成过程是缓慢完成的。如果 你把一瓶非常纯净的水放到冰箱中过冷,一旦拿出瓶子把水倒出来,它马 上就会结成冰。
如果以极快的速度冷却水,将出现一种完全不同的现象。
它会直接越 过结冰的阶段(冰是一种有规则的格点晶状结构)而直接转变成混沌的非 晶态固体,叫做“玻璃水”(叫这个名称是因为与玻璃中分子的随机分布相 同)。需要在几毫秒中把温度降到-137T才能形成这种玻璃水。
在实验 室之外地球的任何地方都找不到这种玻璃水。但是在外太空这是最常见 的水的存在形式,玻璃水是彗星的组成部分。
因为海水中有很高的盐分,所以通常降到0T以下也不结冰。鱼的血 液在正常情况下也要在-〇。
5^左右时才会结冰。一直以来让海洋生物学 家感到困惑的是,北冰洋里的鱼是如何存活下来的。一些物种如南极冰鱼 和緋鱼的胰腺能制造一些蛋白质,为血液所吸收,这种物质能防止在它们 的血液中形成冰核(类似汽车散热器中的防冻液)。
在列出了这么多水在低温下的特殊性质之后,现在如果告诉你水的沸 点即使在常压下也不一定是1〇〇1的话,你应该不会感到奇怪。如果在一 个没有划痕的容器中缓慢地加热,水的沸点可以达到更高。强调没有划痕 是因为划痕中可能包含小空气包,而这些小小的空气包的周围能形成第一
批引起沸腾的气泡。
沸腾是由于蒸发的气泡冲破了水的表面而形成的。只有达到一定温度 才能让气泡克服大气压力而使水沸腾。在正常的条件下,水需要达到 100T才沸腾,但如果没有可产生气泡的地方的话,则需要更多的热量才能 让气泡克服表面压力冒出来。
(这也是为什么吹气球一开始的时候是最费 劲的。)
这也能解释为什么你用微波炉煮咖啡时,如果轻轻移动或搅动就会爆 开而溅你一身。因为移动引发了链式反应,使咖啡里的水以最快的速度蒸 发。最后一个关于水的奇怪特性是,热水比冷水结冰要快。
亚里士多德在 公元前4世纪第一次注意到这个现象,但直到1963年才被现代科学所接 受。这主要归功于一个叫姆佩巴(Emsto Mpemba)的坦桑尼亚男孩不懈地 反复实验,证明热的冰淇淋混合物冻结的速度比冷的混合物快。
但直到现 在我们仍然没有弄清楚其中的原因。收起