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  • 1 # 逆戰西訣

    如果我將水置於一個牢不可破的容器裡,並且沒有任何多餘空間能夠膨脹,把溫度降到凝結點,水是否能夠結冰?

    或者這樣說,我們能否單靠透過抑制水的膨脹阻止水結成冰?有人這樣試過麼?

    試驗結果要看容器壁的強度,在最終撐爆容器之前依然會保持液態。如果真的是牢不可破(這在物理學上是不可能辦到的,不過我們做出一個接近牢不可破的容器),那麼水會成為一種奇異狀態的冰。不過如果容器壁足夠結實能夠阻止水的膨脹,那麼壓力就會上升,水不會繼續膨脹。

    壓強繼續增加,就變成了容器壁和結冰過程之間的千古之戰。隨著壓力繼續飆升,我們假設已經遠遠超過10000個大氣壓,如果你的容器無法撐住這麼大的壓強(實際上沒有什麼材料能撐到這裡),那麼容器將解體,水會膨脹。

    好,現在我們假設你的容器很強大,幾萬個大氣壓還是不足以撐爆,水就會被迫結晶。這時候水不會以冰結晶的正六邊形結晶,取而代之以金字塔形狀的“冰六”(Ice VI)結晶。六邊形結構佔用的空間很多,所以冰要比水疏鬆。不過冰六可比水更密實,所以水不會膨脹反而收縮。容器內的壓力自然不會繼續增長。

    根據你設計實驗的方法不同,你可能得到許多其它形態的冰。 不過這些冰也只能在實驗室內看到,用超強容器確實可以保持超冷水(super chilled water,0攝氏度下依然保持液態)一段時間,不過遲早容器都要爆。

  • 2 # 迷失在耶路撒冷

    答案是不會,但箇中原因卻值得探究。

    如果在一個非常結實的容器裡裝上水會發生什麼?水在結冰的過程中會對容器壁產生巨大的壓力嗎?如果在結冰的過程中,我們不讓水的體積隨之膨脹變大,那整個過程對容器造成的壓強會特別大。

    大部分容器都因無法承受如此高的壓強而爆裂。而沒有爆裂的容器通常會發生變形,以留出足夠的空間讓水膨脹成冰。如果你可以找到一種容器,它既可以承受如此高的壓強又不會因此變形或爆裂,那水就無法凝結成普通的冰,而變成一種結構奇異的晶體。

  • 3 # 咖哩臘肉

    取決於魔方和空腔的尺寸大小。如果裝水的空腔一邊長1毫米,鑽石魔方的直徑為5釐米,則魔方不會爆裂。水凝結成冰時,體積會膨脹。膨脹產生的壓強會降低物體的熔點。如果將魔方加熱到足夠溫度,則壓強會進一步增加,直到水變成一種密度更大的異形冰。它們被稱為冰的同質異像體,其密度比正常的冰高出很多。

    科學家們發明了一種很了不起的裝置,叫金剛石對頂砧。它將樣品放在菱形的金剛石之間擠壓,其壓強可以達到幾百萬個大氣壓。運用此技術可以生產出一種高壓形態的冰,網上可以找到它的圖片。但此裝置有一個不足之處,當壓強足夠高時,金剛石便會產生導電性並變得不透明。

    地球上有一些非常優質的石頭是在100千米以下的地底形成的,其中的矽則會變成密度更大的柯石英。當這些石頭被開採出來之後,柯石英又會轉化成正常的石英,造成體積膨脹。這個過程會在石英周圍形成非常明顯的裂紋,但裂紋只會沿著石英的直徑出現。除此之外,體積變大還會出現彈性變形和塑性變形。

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