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105度的水没有沸腾却结冰了,是什么科学原理?
2021-02-07 刀刻油 阅读:386

相信大家都知道一个常识,在标准大气压下,100摄氏度的时候水会沸腾,0摄氏度的时候水会结冰。然而,在某一种情况下,水在105度时不但没有沸腾反而结冰了。

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最近有一个视频,就讲解了把水加热到105度时,水没有沸腾反而结冰背后的科学原理。正常情况,在一个大气压下,水加热到100度就变为蒸汽了,更不可能出现结冰的现象。视频中解释到,麻省理工学院几个科学家,曾经做了这个实验,水在105度时结冰,是在特殊条件下实现的。这个实验的原来的目的是想预测碳纳米管是否会排斥水分子,最后的实验结果却很是让人意外。

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科学家实验的材料室仅有几个水分子大小的碳纳米管,往这些碳纳米管内注完水后,在对其进行加热,出乎科学家预料的是,当温度超过100度时,水变成了冰。但是由于没有办法测量水固态化时的温度,就把水105度当作了水固态化的最小值。

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结冰的原理科学家是这样解释的。结冰的原因是碳纳米管过小的直径引起的。随着温度的不断升高导致水分子的运动状态发生了变化,细小的纳米管限制了水分子,致使液态水无法像常态一样变成水蒸气逃逸掉而产生了结冰的现象。

此外,科学家还发现,使用不同直径的碳纳米管水会有不同的结冰冰点。1.05纳米到1.06纳米的微小变化,就会导致数十度的冰点差异,这说明水在及其狭小的空间里,冰点和沸点都会发生很大变化。

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