你好,这位朋友, 如果向你提问:
“同样多的开水和冷水一同放进冰箱里,哪个先结冰?
你很可能带着讥笑回答:
“当然是冷水了!
”错啦!
为什么会这样呢?
通过对实验结果的定量分析得出了这样的结论:
冷却主要取决于液体表面;冷却速率决定于液体表面的温度而不是它整体的平均温度;液体内部的对流使液面温度维持得比体内温度高(假定温度高于4℃);即使两杯液体冷却到相同的平均温度,原来热的系统其热量仍要比原来冷的系统损失得多;液体在冻结之前必然经过一系列的过渡温度,所以用单一的温度来描述系统的状态显然是不够的,还要取决于初始条件的温度梯度。
(1). 物理原因
从物理方面来说,致冷有四种并存的机制:辐射、传导、汽化、对流。
通过实验观察并对结果进行比较,发现引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果。
盛有初温100℃热水的杯,冷冻的时间相对来说要少得多,看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖,看不到“冰壳”形成的现象,只是沿冰水的界面向液体内生 长出针状的冰晶(在初温低于12℃时,看不到这种现象)。
(2). 化学原因
冷水和温水之间化学键的变化正如你在上图中所看到的,在水被加热之前,水分子紧密地聚集在一起,互相“推动”。每个水分子的氢共价键被拉伸,使它们储存能量。当水被加热时,水的密度降低,水分子开始分离。这使得分子间较弱的氢键得到拉伸。这种拉伸,或者说水分子之间的分离,使得共价键得以放松并释放能量。
生物实验发现,水中的微生物往往是结晶中心。
现在有的学者提出用高*作液体示踪剂,用双层通电玻璃观察窗来进一步观察,有兴趣的读者不妨一试,或许揭开这个历时二十多年奥秘的人将是你。
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