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在標準大氣壓下,水結冰的溫度是0℃,水沸騰的溫度是100℃。可是你敢相信,水在105℃時不但不會沸騰,反而會結冰嗎?麻省理工學院幾位科學家曾經做過一個奇葩的實驗,就是把水加熱到105℃的時候,發現水竟然又結成了冰。這究竟是怎麼回事呢?其實在正常情況下,水是不可能出現這樣情況的,一個大氣壓下水達到100℃就會轉變成水蒸氣,更何況是105℃。所以水在105℃結冰的現象其實是科學家經過處理,在特殊條件下實現的。

這個奇葩的實驗原本是為了預測碳奈米管是否會排斥水分子的猜想,最後卻得到了出人意料的結果。科學家們先找到一些非常細的碳奈米管,這些碳奈米管僅有幾個水分子大小。首先他們往這些碳奈米管內注水,然後將這些碳奈米管加熱。與科學家們預期結果不同的是,當測試溫度達到100℃以上時,水居然變成了冰。

在這次試驗中,由於很難確定水固態化時的溫度,所以105℃被預設為水固態化的最小值。其實在溫度高達150℃以上時,水還是有可能結成冰。那麼究竟是什麼原因使得水在100℃以上也能結冰呢?其實這是由於碳奈米管過小的直徑決定的,因為溫度的不斷升高導致水分子的運動狀態發生了變化,但又由於碳奈米管非常的細小,水分子的活動受到了限制,無法向常態下液態水變成水蒸氣一樣逃逸掉。這種變化促使碳奈米管中的水在高溫下結冰,這也印證了物極必反的道理。

不但如此,科學家們透過實驗還發現,直徑不同的碳奈米管會使得水結成冰的冰點不同,即便碳奈米管的直徑從1.05奈米擴大到1.06奈米水的冰點溫度都會有數十度的差異。這也說明水在極其小的空間裡,其冰點及沸點都會發生變化。看來我們對水的瞭解還是太過於單薄。水是我們生活中最常見的物質之一,每一種生物的生存都離不開水。全球海洋總面積3.6億平方公里,約佔地球總表面積的71%,甚至可以說水在宇宙中也是大量存在的。

太陽系中的很多星球上都有水,比如木星衛星二、木星衛星三和木星衛星四,這三個衛星上的水甚至比地球上還多。一些科學家們認為,在一些類星體的附近,水可能多到難以置信的程度。彗星是太陽系中的小天體,分為慧核、慧發、慧尾三部分,慧核是由冰物質構成的,所以彗星上有很多的冰,當受到陽光的照射,這些冰會汽化成水蒸氣噴發出去,噴發出去的水蒸氣就好像彗星長長的“尾巴”。而在木衛二、木衛三、木衛四這樣的衛星上,它們的表面更是有上百公里厚的冰層,冰層下面則是大量的液態水。

水雖然很常見,但是它的物理性質卻十分特別。水和很多其他物質都不同。比如在一個大氣壓下,溫度是4℃的時候,水的密度最高,為一克每立方厘米,低於或者高於這個溫度,水的密度都會變低。這就是冰可以浮在水面上的原因。而且它常溫下的液態物體卻不具備這種特性,因為通常同一種物質都是固體的時候,密度較大,液態和氣態的時候密度較小,但是水卻和它們不一樣,水在宇宙中不同的地方,狀態也是不一樣的,在地球的表面,因為適宜的氣壓和溫度,導致地表的水大部分都是液態,當溫度降低到0℃的時候,水就會結成冰。而在一個大氣壓下把水加熱到100℃,水就會汽化成水蒸汽。

不僅是在大自然中,水在人體的作用更加不能忽視,水分子是一種極性分子,它對無機物和極性有機物有良好的溶解作用,它能溶解血管壁上沉積的雜物,使血管恢復彈性,對預防動脈硬化起到一定作用。水還有很強的滲透力,水分子透過與人體內其他分子的相互作用,可以滲入人體組織及細胞,將養分帶入人體,並且排出廢物,實現體內的新陳代謝。人體液內的各種物質均有一定的平衡濃度,濃度過大或過小,均會使身體不適。水在體內的擴散,可以調整溶解物的濃度。對於人來說,水是僅次於氧氣的重要物質,在成人體內,他來分之60~70的質量是水,兒童體內水的比重更大,可達近80%。如果一個人不吃飯,僅依靠自己體內貯存的營養物質,甚至可以活上一個月,但是如果不喝水,連一週都很難度過,體內失水10%就會威脅身體的健康,失水20%就會有生命危險,可見水對生命的意義。如此重要且神奇的水,遠遠不止我們瞭解的這些,還有更多需要探索的秘密。

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