敲响警钟:水并非总是在0°C时结冰。或者至少,并非总是如此。你实际上可以将水——以及大多数液体——过冷到低于其冰点!事实上,一些科学家曾记录到纯净水达到了-46°C,至少在水闪速结冰前的瞬间。
听起来很疯狂,但液体并非在达到冰点时就一定会变成固体。仔细想想,水和冰是截然不同的。它们的结构不同。冰的密度甚至比水低8%。(化学家、犹他大学的Valeria Molinero说,水是唯一一种固态比液态密度低的化合物。她还指出,过冷水的密度比室温下的液态水低20%。)
需要打破常规才能启动水变成冰的过程。在没有杂质的情况下,水会不断变冷。作为参考,你的冰箱大概在-18°C。
但是,只要加入一粒微小的灰尘、一块冰、容器中的划痕,甚至一次意外的颠簸,整个液体就会在你眼前闪速结冰。
这种现象称为过冷或欠冷,可以成为你的下一个派对魔术!只要稍加准备,你就可以用神奇的力量让朋友和客人惊叹不已。你将在他们眼前将水变成冰。如果你已年满21岁,还可以将一杯啤酒变成一杯冰啤酒!
步骤
- 将几瓶蒸馏水或清澈的啤酒放入冰箱中不受干扰的区域。
* 对于啤酒,你需要选择没有明显颗粒的。最好啤酒装在透明瓶子里,这样你就可以观察它。建议:科罗娜啤酒。* 由于气泡会引发结晶,在将啤酒放入冰箱前,可以考虑稍微打开一下瓶盖以释放压力。这样,当你稍后尝试打开瓶子时,突然产生的气泡就不会在你展示之前就让啤酒结冰了。* 作为参考,也同时放入一瓶自来水。当自来水结冰时,你就知道蒸馏水准备好了。啤酒可能需要更长的时间来过冷,因为它含有酒精。但是,你仍然可以测试其中一瓶啤酒,以防万一。2. 总共需要大约两个小时,但这取决于你冰箱的制冷能力。一个半小时后,每隔15分钟检查一次。当瓶子准备好时,将它们从冰箱中取出。请记住,冷冻的啤酒瓶可能会爆炸,所以要小心。

- 要制作冰啤酒,在一个大碗里放一块冰块,然后将啤酒倒在冰块上。啤酒应该在你眼前从液体变成冰沙。

- 至于那瓶水,有多种方法可以展示它
* 和制作冰啤酒一样。液体接触冰块时应该会变成冰。* 将瓶子从冰箱中取出。在桌子上敲击它,或者用手拍打它,观察冰块看似凭空出现。* 将水倒入一个聚苯乙烯杯中(你也可以提前准备,只需将水在杯中过冷,然后用保鲜膜盖住,而不是放在瓶子里)。将冰块悬挂或丢入水中,然后观察冰晶围绕冰块生长。
警告:不要饮用过冷液体。“它可能会损坏你的牙齿,因为它会在两颗牙齿之间结冰并将其撑开,”科罗拉多州立大学的Tom Hill警告说。不过,冰啤酒可以安全食用。
为什么会发生这种情况?从液体到冰的转变通常需要一个成核剂。这些可以是前面提到的冰块、一点灰尘、水中的矿物质,甚至瓶子内部的划痕。然而,Molinero说,在没有成核剂的情况下,一个小小的冰晶变大的能量并不有利。取而代之的是,冰晶会重新变回液体。
然而,在有灰尘或矿物质存在的液体中,液体和固体的平衡就会发生变化。这个物体的表面开始催化从液态到固态的转变。水分子会附着在表面。这会引发连锁反应,更多的分子会附着在这个不断增长的团块上,直到瓶中的水完全变成固体。
这就是为什么自来水和浑浊的啤酒无法用于这种魔术表演。它们太容易结冰,而不是过冷。
然而,在过冷液体和普通结冰液体中,结晶都从一个点开始。Hill说,在普通结冰的水瓶中,结晶更有可能从瓶底开始。冰箱里的空气冷却了瓶子表面的液体分子,这些较冷的分子会沉到底部。在五到十分钟内,整个瓶子就会结冰。
在过冷液体中,结晶从成核剂开始,并从那里扩散开来。