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  • 1 # 使用者1844319796352

    熱的那杯會先結冰.

    從物理學角度看,致冷有四種並存的機制:輻射、傳導、汽化、對流,透過實驗觀察發現,引起熱水比冷水先結冰的原因主要是傳導、汽化、對流三者相互作用的綜合結果。玻璃杯內盛有4℃冷水結冰時,因為水和玻璃都是熱的不良導體,液體內部的熱量很難靠傳導傳遞到表面,杯中水由於溫度下降,體積膨脹,密度變小而集結在表面,所以在水錶面處最先結冰,其次是底部和四周,從而形成一個密閉的“冰殼”。這時內層的水便與空氣隔絕,只能靠傳導和輻射來散熱,冷卻得很慢,另外,這個“冰殼”對水結冰時體積膨脹起了“抑制”作用,這也延緩了內部結冰的速率。而盛有100℃熱水那一杯冷凍的時間相對來說要少得多,看到的現象是表面的冰層總不能連成冰蓋,看不到“冰殼”,看到的卻是沿冰水介面向液體內生長出針狀冰晶(在初溫低於12℃時看不到此現象),且逐漸變粗,這是因為初溫度的熱水,上層水冷卻密度變大向下流動,形成液體內部對流,使水分子圍繞各自的結晶中心結成冰,初溫越高,這種對流越激烈,能量損耗也越大,冷卻的速率也越快,儘管最後“冰蓋”還是形成了,冷卻速率變小,但由於水內冰晶已經生長且粗大,具有較大的表面能,所以冰晶生長的速率仍然比初溫低的水快得多。

    從生物作用方面看,水中的微生物往往是水得以結冰的“結晶中心”。而某些微生物在熱水(100℃以下)中繁殖比冷水中快,這一來,熱水中的“結晶中心”比冷水中多得多,從而加速了熱水結冰的協同作用。

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