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  • 1 # 老梁秘史

    買一瓶純淨水放到冰箱的冷凍室(-18℃左右)中,1小時之後把它拿出來,你會發現水的溫度已經低於零度,但是水並沒有結冰!為什麼?是不是凍的時間不夠長?把它小心地放回冷凍室,輕輕地關上冰箱的門,再冷凍20分鐘,然後取出來。你會發現水的溫度已經遠遠低於0℃,但仍然沒有結冰!這時拿起瓶子用力搖晃或在桌子上用力磕一下,你會觀察到水迅速結冰,在數秒內,整瓶的水都結冰了! 我們知道,生活中,水的凝固點是0℃,也就說0℃的水如果繼續放熱就會結冰。為什麼在上面的實驗中,水的溫度已經低於0℃卻仍然沒有結冰呢?為什麼用力搖晃或在桌子上用力磕一下就立即結冰了呢? 水是由水分子構成的,在水的溫度達到0℃時水分子已經為凝固――結冰做好了準備,只等一聲“令”下了。這個“令”就是一些水分子率先結冰,形成結晶核。一旦有一些水分子開始結冰,形成結晶核,那麼以它們為核心和“榜樣”,周圍的水分子就會陸續結冰。如果沒有水分子“做出表率”,而且周圍環境的溫度低於水的溫度,那麼水的溫度會繼續降低,成為低於0℃的“過冷”液體。 如果水在冷凍過程中沒有外界的擾動,那麼每個水分子周圍的情況相同,在0℃時沒有哪些分子會率先結冰;又因為冰箱冷凍室的溫度很低,於是水的溫度繼續降低,成為過冷的水。在用力搖晃或磕瓶子的過程中,水分子受強烈震動或外部擠壓,有些率先結冰,形成結晶核,又由於水的溫度已經遠低於0℃,所以瓶中的水會以它們為中心迅速結冰。 在自然界中,雲層中存在大量過冷的小水滴,向雲中播撒一些可以充當核心的物質,可以促使這些過冷的水滴凝固,形成小冰晶。在周圍環境的影響下,可以產生雨 、雪、冰雹等現象。 除了過冷現象,還存在液體溫度超過沸點而不沸騰的過熱現象。 在加熱過程中,水中的小氣泡起著汽化中心的作用,被稱做“汽化核”。如果被加熱的水中缺乏氣泡,加熱的過程中又沒有受到外界的擾動,沒有氣泡進入,即便水的溫度達到了沸點,也不會沸騰。如果繼續對水加熱,水的溫度會繼續升高,成為“過熱”的水。處於過熱狀態下的水是不穩定的,如果受到外界擾動,有氣泡侵入,液體就會劇烈地沸騰,並伴有爆裂聲,這種現象叫做暴沸。 據報道,一名男子把一杯純淨水放入微波爐中加熱,準備把水燒開後衝咖啡。在加熱了一段時間後,他拿出了水杯,發現水並沒有沸騰,但是在咖啡粉倒入杯中的瞬間,水從杯中噴濺而出,把這名年輕人的面部嚴重燙傷。這是由於加熱過程中純淨水中缺乏氣泡,使水過熱,倒入咖啡粉時產生暴沸,使水從杯子中噴濺而出造成的。 從以上介紹中我們可以發現,水在凝固點不一定凝固、在沸點不一定沸騰,這說明溫度不是影響凝固和沸騰的唯一因素,物理現象的發生需要滿足很多條件。由於我們目前的知識和能力所限,我們所學習的知識還比較簡單、粗陋。當我們遇到問題時既要有探究的勇氣和信心,又要避免忽視條件,以偏概全。

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