水結冰的條件,水結冰需要什麼條件 為什麼有零度的水,又有零度的冰

時間 2022-03-02 07:30:19

1樓:007東風一號

水是如何變成冰的?眾所周知,當溫度降低至0℃時,水就會變成冰。水是液體,而冰是固體。

從巨集觀上看,水變成冰是受到溫度的影響,但是從微觀上看,液體轉變為固體的那一瞬間所需要的條件可不少。因此儘管水變成冰是日常生活中最常見的現象,但這也是困擾了科學家們很長時間的現象。

早在一百多年以前,美國物理學家約西亞·吉布斯(josiah gibbs)提出了液體與固體轉換的成核理論。吉布斯認為,在水冰轉換的過程中,由於水受溫度的影響變冷形成冰核微粒,當冰核微粒的大小超過了液體水的大小,那麼水就在這一瞬間轉換成了冰。然而受科學技術的影響,並且在水冰轉換的過程中存在許多偶然性,吉布斯的理論並沒有充分的實踐證據來證明。

近日《nature》上的一篇文章終於解開了水結成冰那一瞬間的謎題。來自中國國家科學院研究所、中國科學院大學和河北工業大學的研究團隊利用氧化石墨烯奈米片模擬冰核顆粒,用固定尺寸的石墨烯奈米片探測冰核顆粒的大小,並從中得到了水和冰轉換瞬間的「臨界冰核」的尺寸。

這是人類首次通過實驗證實了在水和冰轉換瞬間冰核顆粒的存在,還從中得到了冰核的具體尺寸,通過冰核顆粒的體積,結合水和冰轉換過程中的溫度變化,學者們得出了臨界冰核與不同溫度之間所存在的關係。

水變成冰,看似是一個簡單的過程,但在微觀世界中,這是一個非常複雜的過程,以至於它整整困擾了人類一百多年。如今,這個歷經一個世紀的謎團被由中國科學家組成的研究團隊所解開,這對於中國的科學研究發展而言,這無疑是一個不小的成就。解開冰核顆粒的謎團,也有助於人們更加了解在微觀世界中微觀物質的變化。

這一微觀物質的變化在微觀機制的研究中一直是研究的重點和難點。如今科學家們解開了水結成冰瞬間的謎團,那麼在未來,這項技術將掌控在人類科學家的手中,科學家也能夠運用這項技術在醫學和藥品製作上,夠通過控制冰晶的形成,利用溫度來儲存細胞組織和控制細胞組織的活躍度,也能夠用它來改善食物的儲存時間和保鮮度。

由此看來,這次中國科學家解開的不僅是水結成冰這一簡單的過程,還解開了微觀機制中物質狀態和溫度之間關係的謎團。

2樓:忘了吧

水的冰點是0度,就是說當水的溫度下降到了0度的時候,就要開始結冰了;

要知道,這裡有個前提,就是所說的水是純淨水,是不含任何雜質的水,例如蒸餾水.要是水中含有可溶性雜質的話,水的冰點就不是0度了,而是低於0度,例如,海水中含有大量的鹽分(氯化鈣、氯化鎂等),那麼海水的冰點就在0度以下

所以在北方那天寒地凍的冬季裡,有時海水雖然沒有結冰,但它的溫度卻在0度以下.河水屬於淡水,含可溶性雜質很少,所以其冰點基本上是0度.這裡要注意,所謂「冰點」係指水的結冰溫度,而不是指氣溫,因為要使水的溫度達到0度,氣溫一定要在0度以下.

這就是我們所經歷的,當氣溫已經下降到0下幾度是時候,河水還是沒有結冰;

這是為什麼呢?這就是因為氣溫雖然低於0度,但河水還沒有降到0度,只有持續低溫,一直到河水的溫度降到0度的時候,河水才開始結冰.

3樓:職場導師小李

高於0度~為水

低於0度~為冰

處於0度~為冰水混合物!

當溫度剛好達到0度!水還沒有被凍結!所以有0度的水!

當溫度快要低於0度!水已經被凍結!所以為0度的冰!

這裡水都是指純水!

沸水立馬變雪花

有誰見過沸水立馬結冰的景象?竟有研究者在零下34℃的天氣裡,把還在沸騰的水潑出去,你能想像那是怎樣的一番景象嗎?

如果把一杯4℃左右的水潑出去,水滴安靜地在空中飛過一個弧線,落地時傳來水滴砸地的聲音,若用手在水滴落地的地方接一下,會感覺較小的水滴已經結成了冰粒,較大的水滴外面結冰了,內部還是液體的。

而沸水潑出去則是另一番壯觀的景象,只聽一陣爆裂聲,沸水在空中消失了,化成了一團雲霧,繼而變成大小不同的片片雪花落下來。

有人用攝像機專程跟蹤過這個過程,沸水在潑出去的時候,水滴表面會馬上出現冰晶,但水滴內部卻還是沸騰的,內部的沸騰氣泡則會把外層冰晶爆開,從而水滴被炸成了許多細密的小水滴,細密的小水滴也會重複上述外層結冰,繼而爆開的過程,於是一杯沸水很快就炸成了一團由非常細密的冰晶組成的雲霧,雲霧中的冰晶很多會聚在一起,形成大小不一的雪花飄蕩下來。

雪花猶如磨盤大

我們形容雪花較大時,往往用「鵝毛大雪」這個詞;其實根據一些記載,有些地區下的雪應該用「碗盤大雪」來形容,一片雪花直徑5釐米以上;而吉尼斯世界紀錄上則是「磨盤大雪」!雪花直徑達38釐米!

雪花竟然會有這麼大?也許我們一生中都不會見到這麼大的雪花,不過在沿海地區的冬天見過巨大雪花的人還是很多的。據他們描述,巨大的雪花從天而降的時候,那景象就像是天空飄下一個個碟子或盤子,盤子搖搖擺擺,卻不會翻轉過來,剛一落地就融化了。

雪花在下降過程中,受空氣阻力和重力作用,四周在氣流流動下會上翹,**部位則有些向下凹,還真的像是個盤子。

讓人想不到的是巨型雪花下落的速度竟然比普通的小雪花要大,是小雪花落地速度的兩倍左右。這可能是因為巨型雪花形成的雲層要比普通雪花高;另外,巨型雪花四周上翹,相對來說減小了下落時的阻力;還有,在小雪花受風的影響打旋飛舞的時候,巨型雪花受風的影響不大。

為什麼會有這麼大的雪花形成?科學家認為,巨型雪花形成的地區一般是沿海溫暖溼潤的地區,即使在冬天,溫度也不是很低,往往地面溫度還會高於0℃,只是高空溫度稍低於0℃,這有利於水分子們逐個拼接在一起形成雪花。而且巨型雪花形成時,還有較溫暖的氣流上升,把水汽送往5千米的高空。

根據下落的速度推算,巨型雪花正是來自大約5千米高的高空。對於巨型雪花的形成,科學家還沒有完全弄清楚,也許將來,每個能夠降雪的溫寒帶地區,都可以看到人工降下的磨盤大的雪花。

冰用小籠子藏嬌

水結成冰體積會增大,不是水分子牽手不夠緊密,而是水分子排列成了規則的六角形小籠子,這小籠子是很佔據空間的。然而正是這小籠子,引來了一種獨特的冰。

在海底和極地地區,科學家早就發現了一種看上去與一般的冰沒有什麼區別的冰,但這種冰卻能夠劇烈燃燒,可以作為燃料!因此它被叫做「可燃冰」。經研究,可燃冰就是甲烷等天然氣分子鑽到了冰的小籠子裡形成的一種水合物。

在那高壓低溫的環境裡,冰用自己的小籠子保護著甲烷等分子。當溫度適宜,或壓力不是很大的時候,冰還會開啟籠子的門,讓甲烷自由跑出來。據說海洋中的一些危險地帶就是因為海底的可燃冰時常釋放小籠子內的甲烷等氣體,氣體在上升過程中會形成氣液混合物,其密度比周圍的水流小得多,行經船隻遇到這種海域,就會突然下陷,好像是被急流漩渦吞噬。

藏在小籠子內的甲烷遇到火,也會燃燒起來,因此導致冰也變成了好像可以燃燒的了。目前科學家正研究如何用冰的小籠子藏點別的好東西。

4樓:99626久

水結冰需要溫度小於等於0攝氏度。在水中有凍結核,有了凍結核,亂動著的水分子才能按冰的晶體結構排列起來。還需要水中含有一些小微粒,作為水分子剛開始結冰時的附著物,水中含有的這種小微粒又叫晶核。

水結冰其實是一種結晶的現象,在水結成冰時,水分子的運動不能破壞氫鍵,氫鍵起主要作用,它把水分子結起來形成有規則的空間結構結構,在一個晶格中,四個氫原子在正四面體的頂點上,一個氧原子位於四面體的中心。這樣,使分子間的空隙變大且保持一定,因此水結成冰時體積變大。而在水中分子運動既能破壞水分子之間的氫鍵束縛而又不使分子作劇烈運動導致分子間頻繁碰撞,各分子間可發生相對滑動而相互交錯,這樣就會互相填補空隙,因而體積變大。

5樓:七色光物理

水結冰是一個放熱過程。

①要使水的溫度降到水的凝固點0℃;

②在降到凝固點的溫度後水要能夠繼續放熱。

因此,要使水結冰,必須把水放在0℃以下的環境中,才能同時滿足上述兩個條件。

例如,冬天把一杯10℃的水放到-10℃的室外,水放熱後溫度降低到0℃;由於室外溫度低於0℃,0℃的水繼續放熱就會結冰。

10℃的水放在0℃的室外是不能結冰的。因為10攝氏度的水降到0℃之後跟室外溫度相同,就不能繼續放熱了。

6樓:盈濱

水結成冰:壓力對其影響很小.主要是溫度,在0攝氏度或者以下,有晶核的條件下會變成冰. 水變成水蒸氣:低於一定溫度下的水的飽和蒸氣壓時,水就會變成蒸氣.

7樓:匿名使用者

壓力對其影響很小,主要是溫度,在0攝氏度或者以下,有晶核的條件下水會結成冰。

8樓:

水結冰的條件就是水要在攝氏零度以下,零度是水和冰的分界線

9樓:來自水杉王正經的尼莫

在攝氏零度或者以下,會結冰?

水結冰需要什麼條件 為什麼有零度的水,又有零度的冰?

10樓:林齊孟凝丹

高於0度~為水

低於0度~為冰

處於0度~為冰水混合物!

當溫度剛好達到0度!水還沒有被凍結!所以有0度的水!

當溫度快要低於0度!水已經被凍結!所以為0度的冰!

這裡水都是指純水!

想要讓水在0攝氏度以上結冰,需要滿足什麼條件呢?

11樓:集錦科學

氣溫到了0攝氏度以下,因為水一般在0攝氏度左右開始結冰。如果說的準確一些,應該是在一個標準大氣壓下純淨的水在0攝氏度時會由液態變為固態。海水中因為混有一些鹽,海水的凝固點要低於淡水。

小時候的冬天裡我曾在一小瓶水中滴入一點墨水,發現水也變得不易結冰。

有時候出於一些原因,溫度降低到水的凝固點以下水仍然沒有結冰,這時候的水就是過冷水。過冷水是很不穩定的,此時只要朝裡面投入少許冰,或者猛地晃動一下容器,過冷水就會立即凝結成冰。

那麼能不能做到讓水的凝固點高於0攝氏度呢?完全可以,改變壓強就是一種方法。你可能知道木星這顆氣態行星擁有厚厚的大氣層,大氣層中富含氫氣。

在木星強大的大氣層下大氣層底部的氫會被壓成液態氫,繼續向下還能壓成固態的金屬氫。這樣的規律同樣也可以放在水上,想讓水的凝固點高於0攝氏度可以嘗試加壓。

對水進行加壓可以發現當壓強升高後水的凝固點會稍稍降低。繼續加壓,當壓強達到212.9兆帕(標準大氣壓為101.

325千帕)時,水的凝固點才開始隨壓強的增大而升高,此時水的凝固點大約為-34.65攝氏度。當壓強達到632.

4兆帕時,水的凝固點重新達到0攝氏度,此時需要的壓強大約是標準大氣壓的6241倍,繼續加壓水的凝固點就高於了0攝氏度。需要如此大的壓強,難怪一般人沒見過在0攝氏度以上結冰的水。

水的凝固點和壓強之間的關係可以通過水的相圖分析出來。如上圖所示,縱座標代表壓強,橫座標代表溫度。座標系中分成了三個區域,其中藍色部分代表固態,橙色部分代表氣態,綠色部分代表的是液態。

固液分界線上點的座標就代表著與那個壓強相對應的水的凝固點。

河面會結冰,為什麼冰下的水不結冰

你我不是對的人 水有反常膨脹的性質.4攝氏度的時候 一般的東西都是熱的時候體積脹大,密度也就相應的減小,冷的時候體積縮小,密度也就變大了 但是水 在4 100 之間是熱脹冷縮,4 是熱縮冷脹.水的溫度在4度的時候密度最大 所以在 淡水很大的水域中時 不是所有水域都是同樣的溫度.當水開始冷的時候 4度...

如果限制水的空間,水會不會結冰

一定不會。物態變化的本質就是物質分子之間的距離改變。如果限制水的體積,等於限制的分子之間的距離,從而便不能發生物態變化。實際上,如果要限制水的體積,必然要對水做功,那麼就會使水的溫度增加,所以如果能絕對的限制住水的空間,使其體積保持不變,那麼水的溫度也不會降到0度以下的。冰受外界壓力會變成水。但給水...

當兵需要什麼條件,當兵要什麼條件?

當兵主要有政審 身體條件 年齡要求等等,政審只要你沒有犯罪記錄等,一般來說都會通過的。我重點給你介紹其他的要求。身體標準 符合中國人民解放軍三總部規定的 中國人民解放軍院校招收學員體格檢查標準 其中視力標準可適當放寬 接收補充到指揮崗位的本科畢業生,每眼裸視力4.7以上 或一眼裸視遠視力在4.6以上...