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為什麼溫度低於零度,水不一定結冰?水加熱成蒸汽,最後還是水!

2022-06-28由 精彩影片許 發表于 林業

過冷卻水為什麼不結冰

為什麼溫度低於零度,水不一定結冰?在我們的常識中物質一般情況下有三種狀態,那就是固態,液態,氣態。而水恰好是為數不多能夠讓我們切實感受到物質狀態變化的物質。

為什麼溫度低於零度,水不一定結冰?水加熱成蒸汽,最後還是水!

一般情況下我們認為,液態水加熱以後,分子特別活躍,就成了水蒸氣。而水蒸氣變成液態水,可以透過冷卻,也可以透過另外一種方法,就是施加外界壓力。變成液體的水,理論上透過不斷的施加壓力也可以變成固態,也就是我們所說的結冰。但是我們都知道一點,水雖然可以在三態中切換,但它並不是不變的,它的密度會變化。

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例如,水從液態到固態的過程我們會發現體積會增大,那麼質量不變只能是密度變的更小了。那麼如果我們在水變為冰的時候,嚴格控制其體積不變,那麼誰還能成冰嗎?當然不能!還可以採用其他辦法。

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不結冰的本質原因。如果要探求這個問題的本質原因,那麼我們就需要把眼光放在水以及冰的分子結構上。其實水從液態到固態本質上是水分子活躍性降低和分子間距改變。如果大家高中化學學的不錯就會知道水分子間有很強的氫鍵,並且當水結冰後分子會形成規則的六邊形的結構。

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所以如果我們想讓水不結冰,那麼就不能讓水分子變成規則的六邊形結構。這也是為什麼本題描述中水沒結冰的原因,

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這個時候水分子雖然沒有形成規則結構,但卻處於較低的活躍態,有更多的機會形成微小的規則結構,所以,微小的擾動就可以使液態水快速凝結。因此所謂零度結冰只適用於一般情況,你也可以讓水存在於更低的溫度。