當水的溫度達到零攝氏度的時候,,水就會結冰,完成從液體到固體的相變,,這是我們的常識,。然而在有些時候,,水會表現(xiàn)出比較詭異一面:它的溫度明明已經(jīng)遠遠低于零攝氏度,但是它就是不結冰,,依然保持液體的狀態(tài),,但只需要稍加震動,或者其他的一些干擾,,比如說加入冰晶以及其他雜質,,它就會迅速的凍結成冰。如下圖所示,。 像這種溫度遠低于零攝氏度卻不結冰的水,,我們稱之為“過冷水”,有些“過冷水”的溫度甚至可以達到零下幾十攝氏度,。那為什么出現(xiàn)這種奇怪的現(xiàn)象呢,?今天我們就來講一講。在一個標準大氣壓下,,水要從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),,必須要滿足兩個條件,第一是溫度要小于等于零攝氏度,,第二是要有晶核,,這兩個條件,缺一不可,。 那么這個晶核是個什么東東呢,?冰其實就是一種結晶體,水從液體到固體的轉變,,就是水結晶的過程,。結晶的過程中必須要有固體的存在才可以完成,這個最初的固體就被稱之為晶核,。通常來講,,我們所接觸到的水都是含有不少雜質的(自然界的水還含有大量的微生物,小伙伴們千萬不要亂喝喲),,這些雜質就被水用來當做晶核,,當溫度足夠低時,水就會依附在這些天然的晶核上迅速結晶,,成為固體,。 而“過冷水”之所以不結冰,就是因為它缺少晶核,?!斑^冷水”通常都是不含雜質的純凈水,由于水中沒有可以用做晶核的固體物質,,就算溫度足夠低了,,它也不會結冰,。這也就解釋了當我們向“過冷水”里加入可以充當晶核的雜質時,“過冷水”就會馬上結冰的原理,。 那么,,為什么在不加入雜質的情況下,只需要震動一下“過冷水”,,它也會結冰呢,?這是因為純凈的水也可以自己形成冰核,但這需要一定的條件,。從物理的角度來講,,水要形成晶核,就必須要克服一個從液態(tài)到固態(tài)的能壘,,這被稱之為“晶界能”,而靜止的水是不能自發(fā)的克服“晶界能”的,,它需要額外的能量,。 當我們震動“過冷水”的時候,其實就是給水注入了能量,。得到了能量的“過冷水”中就會形成最初的晶核,,晶核一旦形成,其他的水就會依附在上,,并以幾何速度迅速結冰,。在外部條件不變的情況下,“過冷水”的溫度越低,,其需要克服的“晶界能”就越小,,因此,遠遠低于零攝氏度的“過冷水”,,只需要非常輕微的震動就能迅速完成結冰的過程,。 現(xiàn)在我們看看在日常生活中,怎么可以獲得“過冷水”呢,?有了以上的知識,,我們知道要獲得“過冷水”,就必須滿足三個條件,,第一是溫度低于零攝氏度,,第二是水不能有雜質,第三就是要保持水的穩(wěn)定,,不能有震動,。根據(jù)這些條件,我們可以去超市買一瓶純凈水,,然后將它豎著放進冰箱的冷凍室,,注意冷凍室的溫度最好調到零下5攝氏度以下,。等待一段時間之后(這個時間越長越好,推薦2天以上的時間,,在這期間千萬不要搖晃冰箱),。如果你買的純凈水足夠“純凈”,而你的冰箱又足夠穩(wěn)定,,那就恭喜你得到了“過冷水”,。好好利用它的特性來玩上一玩吧! 好了,,今天我們就先講到這里,,歡迎大家關注我們,我們下次再見` |
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