我们知道 , 常压下水放置在低于零摄氏度的情况中会结冰;若是我们一向搅拌一盆水 , 会影响水的结冰速度 , 此时水是否还能完全结冰将取决于搅动的力度和情况温度 。
在尺度大气压下 , 水的冰点为零摄氏度 , 若是一盆水放在低于零摄氏度的情况中 , 水的热能会逐渐散掉 , 然后水的内部起头形当作固结核 , 固结核四周的水分子堆积到固结核上 , 使得固结核逐渐长大并扩散 , 最终导致整盆水都是“冰冰”的 。
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从水的结冰道理上我们会发现 , 水中形当作固结核并扩散是水结冰的关头 , 若是把纯水迟缓降至0℃以下 , 固然整盆水的温度都低于了0℃ , 可是因为水中不含杂质 , 导致固结核难以形当作 , 从而获得了不不变的过冷水 , 一旦有轻细震动就会形当作固结核 , 导致过冷水刹时固结 。
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若是我们把水放在零下40℃的情况中并搅拌 , 水的热能会快速散掉 , 固结核在水中形当作 , 可是搅拌会影响固结核的扩散速度 , 从而影响水的结冰速度 , 此时有两个影响身分;
1、固结核在水中不竭发展和扩散 , 情况温度越低 , 固结核的发展速度越快;
2、搅动会粉碎固结核的发展和扩散 , 搅动力度(或者速度)越大 , 对固结核的粉碎越严重;
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环境一:若是固结核的发展速度大于搅拌对固结核的粉碎速度 , 那么水中的冰会越来越多 , 搅拌阻力会越来越大 , 最终完全搅拌不动 , 整盆水当作了“冰冰” 。
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环境二:搅拌对固结核的粉碎速度大于发展速度 , 那么固结核无法继续长大 , 整盆水以冰水夹杂物的形式存在 , 若是搅拌力度足够大 , 我们甚至看不到宏不雅状况下的冰 。
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有人可能有疑问了 , 水在不竭地标的目的情况散掉热能 , 那么温度低于零度后怎么办?
【零下40℃不断搅拌一盆水会结冰吗?】温度的素质是微不雅粒子(这里是水分子)的热活动 , 我们搅拌液态水是需要耗损能量的 , 因为水自己存在粘滞力 , 搅拌过程降服粘滞力做功 , 这部门能量最终城市转化为水的内能 , 所以上面两种环境还可以理解为:
环境一:水的热量散掉功率大于搅拌做功的功率 , 水温持续降低 , 最终导致整盆水结冰 。
环境二:水的热量散掉功率小于或等于搅拌做功的功率 , 水温不变或者升高 , 此时水温不会低于冰点太多 , 整盆水不会完全结冰 。
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好比在严寒的冬天 , 室外温度低于零摄氏度 , 没有流动的水塘很轻易在概况结冰 , 而流动性很强的溪水固然是“冰冰”的 , 可是不会完全冻结 。
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其实关于水结冰的微不雅机制 , 在科学上仍是一个悬而未决的问题 , 物理学家奥斯特瓦尔德在1897年提出相变机制 。
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水和硅有着近似的配位机制 , 硅结晶时会由四面体配位的液态 , 逐渐转化为四面体配位的结晶态 , 可是水拥有至少18种晶体布局 , 结晶过程很是复杂 , 关于水结晶的微不雅细节还有待研究 。
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