是一杯水結冰的方法(哪一杯水先結冰)

1.哪一杯水先結冰

從物理方面來(lái)說(shuō)，致冷有四種并存的機制：輻射、傳導、汽化、對流。

通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察并對結果進(jìn)行比較，發(fā)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效果。如果把熱水和冷水結冰的過(guò)程敘述出來(lái)并分析其原因就更能說(shuō)明問(wèn)題了： 盛有初溫4℃冷水的杯，結冰要很長(cháng)時(shí)間，因為水和玻璃都是熱傳導不良的材料，液體內部的熱量很難依靠傳導而有效地傳遞到表面。

杯子里的水由于溫度下降，體積膨脹，密度變小，集結在表面。所以水在表面處最先結冰，其次是向底部和四周延伸，進(jìn)而形成了一個(gè)密閉的“冰殼”。

這時(shí)，內層的水與外界的空氣隔絕，只能依靠傳導和輻射來(lái)散熱，所以冷卻的速率很小，阻止或延緩了內層水溫繼續下降的正常進(jìn)行。 另外由于水結冰時(shí)體積要膨脹，已經(jīng)形成的“冰殼”也對進(jìn)一步結冰起著(zhù)某種約束或抑制作用。

盛有初溫100℃熱水的杯，冷凍的時(shí)間相對來(lái)說(shuō)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”形成的現象，只是沿冰水的界面向液體內生長(cháng)出針狀的冰晶（在初溫低于12℃時(shí)，看不到這種現象）。 隨著(zhù)時(shí)間的流逝，冰晶由細變粗，這是因為初溫高的熱水，上層水冷卻后密度變大向下流動(dòng)，形成了液體內部的對流，使水分子圍繞著(zhù)各自的“結晶中心”結成冰。

初溫越高，這種對流越劇烈，能量的損耗也越大，正是這種對流，使上層的水不易結成冰蓋。由于熱傳遞和相變潛熱，在單位時(shí)間內的內能損耗較大，冷卻速率較大。

當水面溫度降到0℃以下并有足夠的低溫時(shí)，水面就開(kāi)始出現冰晶。初溫較高的水，生長(cháng)冰晶的速度較大，這是由于冰蓋未形成和對流劇烈的緣故，最后可以觀(guān)察到冰蓋還是形成了，冷卻速率變小了一些，但由于水內部冰晶已經(jīng)生長(cháng)而且粗大，具有較大的表面能，冰晶的生長(cháng)速率與單位表面能成正比，所以生長(cháng)速度仍然要比初溫低的水快得多。

2.讓水瞬間結冰的神奇方法

為了便于理解思考過(guò)程，用問(wèn)答的方式進(jìn)行：?jiǎn)?wèn)題1：水在神馬情況下結冰？一般來(lái)說(shuō)，高于0攝氏度的水先放熱降溫，降到0攝氏度，0攝氏度的水再放熱形成0攝氏度的冰（理解困難的童鞋考慮下逆過(guò)程，冰融化吸熱，水升溫也吸熱）問(wèn)題2：想做視頻里的實(shí)驗的話(huà)，要神馬樣的水？為了讓水結冰，我們要想辦法讓水放熱，需要放的熱越少就越容易成功。

根據問(wèn)題1的答案，顯然直接用0攝氏度的水是最方便的，省去了水降溫至0攝氏度的放熱過(guò)程問(wèn)題3：想往0攝氏度的水里放點(diǎn)奇怪的東西，放進(jìn)去之后水結冰，這奇怪的東西要滿(mǎn)足神馬條件？既然水需要放熱，咱就放吸熱的東東進(jìn)去唄，把熱量吸走了水不就結冰了？于是要放能吸熱的東西問(wèn)題4：視頻里的Salt指的是神馬？大多數人第一反應一定是：salt就是食鹽啊！氯化鈉啊！！！好吧，暫且這么認為~不過(guò)用氯化鈉做實(shí)驗100%失敗，因為食鹽溶于水整體上來(lái)說(shuō)是不吸熱的，所以salt不可能是氯化鈉如果視頻作者的原意就是食鹽，那么這視頻100%是偽造的那么會(huì )不會(huì )salt不是食鹽呢？化學(xué)中的鹽很多哦親！！！就是酸堿中和產(chǎn)物！！！硝酸鉀啊氰化鈉啥的都是鹽！！！貌似有希望！！！那salt是神馬鹽？這個(gè)得先問(wèn)下一個(gè)問(wèn)題——問(wèn)題5：為什么中文字幕粗線(xiàn)了原字幕里沒(méi)有得到硝酸銨？?jì)煞N情況：一是這字幕作者知道這個(gè)實(shí)驗的關(guān)鍵角色就是硝酸銨（渠道未知），另一種是字幕作者根據自己的知識推測的。無(wú)論是哪種，硝酸銨都是個(gè)突破口，為神馬？因為這貨溶解吸熱！！！問(wèn)題6：那么，硝酸銨哪來(lái)的？杯子是玻璃的，顯然不是，那是……吸管里的？？？可惜吸管是塑料的，塑料是聚合物（聚丙烯神馬的，總之在這個(gè)實(shí)驗里不重要），那么只能是這個(gè)salt是硝酸銨，就是視頻開(kāi)頭說(shuō)的鹽就是硝酸銨問(wèn)題7：也就是0攝氏度的水和硝酸銨這么一整就結冰了？好像有道理……可是且慢，來(lái)定量分析下可行性水的熔化熱大約是3.35*10^5J/kg，就是1千克冰融化成1千克水需要吸收3.35*10^5J熱量，也就是1千克水凍成1千克冰需要放出3.35*10^5J熱量。

視頻中一杯水有多少？杯子大概和可樂(lè )罐（355mL）差不多大，保守點(diǎn)，假設水只有200mL(0.2kg)，這樣需要放出的熱量是6.70*10^4J，忽略熱吸管引入的熱量，就是6.70*10^4J這么多熱量需要由硝酸銨吸收問(wèn)題8：硝酸銨能吸收這么多熱量么？本來(lái)想找硝酸銨的溶解熱的[1]，不過(guò)看著(zhù)忒不靠譜，不靠譜也試試先：溶解熱2614kJ/mol硝酸銨分子量80視頻里加進(jìn)去的那一丁點(diǎn)撐死也超不過(guò)3克（其實(shí)我想說(shuō)1克的）這么點(diǎn)硝酸銨能吸收的熱量是3/80*2614*1000=98025J=9.80*10^4J9.80*10^4J > 6.70*10^4J貌似可行？不過(guò)這數據不是不靠譜咩……咱換一個(gè)試試這個(gè)網(wǎng)站[3]提供了一個(gè)模擬實(shí)驗程序（其實(shí)有計算方法的，我太懶于是直接模擬實(shí)驗了），看上去還是挺靠譜的，若干網(wǎng)站都是用了這個(gè)頁(yè)面里的計算方法。直接上實(shí)驗2，硝酸銨讓它是3g，水最多只能100g，那就100g好了，反正咱算3g硝酸銨能吸收多少熱（根據前后水的溫差，用比熱容計算）實(shí)驗數據：水溫從23.2降到了21.4，差值1.8攝氏度水的比熱容4.2J/g·℃這個(gè)過(guò)程中水放出了4.2*1.8*100=756J熱量這些熱量顯然是硝酸銨吸收的啥？3g硝酸銨只能吸收756J熱量？反推一下溶解熱 756/(3/80)=20160J/mol=20.16kJ/mol前面那個(gè)還真是不靠譜啊！！！！果然應該是20多啊！！！！差了一百倍啊一百倍！！！于是3g硝酸銨吸收的熱量遠遠小于能讓一杯水結冰需放出的熱量也就是說(shuō)這視頻是假的？好吧，大概有人會(huì )說(shuō)過(guò)冷水[3]的問(wèn)題，那么最后一個(gè)問(wèn)題：如果這杯水是過(guò)冷水，這個(gè)實(shí)驗能成功么？好吧，如果這個(gè)被子里是過(guò)冷水的話(huà)，投入salt，插入吸管所造成的擾動(dòng)足以讓過(guò)冷水固態(tài)化，可是視頻里是直到抽出吸管才結冰，顯然不對嘛結論：這視頻是假的，起碼在硝酸銨溶解熱的數量級發(fā)生改變以前不會(huì )有可能做成功。

3.讓水結冰的方法,一定要是真的,如果可以說(shuō)說(shuō)原理

平時(shí)大家都會(huì )把一瓶水放在冰箱里面讓其結冰吧。但是純粹的結冰需要很長(cháng)的時(shí)間，通常要一天的時(shí)間才能讓其結冰，浪費電也浪費時(shí)間。

其實(shí)有一個(gè)方法可以讓水快速結冰。其實(shí)做法很簡(jiǎn)單而已。

首先讓一瓶水豎著(zhù)放在冰箱的急冷的地方中，大概放10-20分鐘后慢慢地拿出來(lái)（時(shí)間按你水瓶的大小來(lái)決定），這時(shí)水瓶中的水仍然是液態(tài)的。輕輕地放在地上，用手拿著(zhù)瓶子的頭部，快速地，稍微用力地，用瓶子的底部敲擊地面一下，這時(shí)候水瓶里面的水就會(huì )很快地結成大大的冰塊的了，因為水分子沒(méi)有結冰的時(shí)候是分散排列的，結冰后是整齊排列的，用力一砸，讓外力使水分子整齊的排列起來(lái)，所以就結冰了~不過(guò)也得凍到差不多啊。普通的冰水不行的，怎么也得凍到3.4度吧。而且要放在封閉的瓶子里面啊！砸完了注意看啊，很神奇的~~~

4.怎么樣才能讓水快速結冰

最佳答案

熱水熱水結冰為何快于冷水

(2006-06-05 11:26:27)

葛秋芳

本報訊 古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾最先記載過(guò)這樣一個(gè)奇特現象——在同等低溫條件下，溫度高的水結冰速度快于冷水。坦桑尼亞學(xué)生姆潘巴1969年使這一現象變得更為人知曉，他發(fā)現加糖的牛奶加熱后比未加熱的牛奶結冰速度快。這種現象也被稱(chēng)為“姆潘巴現象”。但個(gè)中原因是什么呢？

據6月3日出版的《新科學(xué)家》雜志報道，美國華盛頓大學(xué)的喬納森·卡茨在對“姆潘巴現象”深入研究后認為，這一現象實(shí)際上與水中的溶解物有關(guān)。水在加熱過(guò)程中，一些通常會(huì )使水變“硬”的溶解物，主要是碳酸鈣和碳酸鎂等碳酸鹽，會(huì )被“驅逐”出來(lái)形成固體沉淀，這就是生活中常見(jiàn)的附在水壺內壁上的水垢。

卡茨說(shuō)，未經(jīng)加熱的水中仍含有這些溶解物，在水結冰過(guò)程中隨著(zhù)冰晶的形成，尚未結冰的水中這些物質(zhì)的濃度會(huì )進(jìn)一步升高，甚至可達正常水平時(shí)的50倍。這種情況會(huì )降低水的冰點(diǎn)，這也就減緩了冷水結冰的速度。這一原理就如同下雪后向路面撒鹽防止結冰一樣。

卡茨認為，姆潘巴在牛奶中加糖實(shí)際上是使水變得“更硬”，進(jìn)一步擴大了只含少量碳酸鹽的熱牛奶與富含碳酸鹽的冷牛奶之間結冰速度的差距。