@ 2016.11.23 , 13:00
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牛逼物理:让水沸腾到结冰

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一切皆有可能!

如果你有将传统信条丢出窗外的觉悟,那你可以试试将这杯水一直煮到结冰。

没错,正如文章结尾处的Cody实验室视频中演示的那样,在烧杯中的水沸腾几分钟后,水会逐渐结冰直至冻成一坨。简直屌炸天,不是咩?

那么,这里到底发生了什么?

首先,让我们浏览一下我们的装备。在正常条件下,你根本不可能将什么东西沸腾直到结冰,所以呢,请把你的水壶丢掉,谢谢。

正如视频中所说的,你需要一个压力舱,用真空泵将其中的空气全部抽走。Cody在里面放了一个装满60ml室温自来水的烧杯。

压力舱的后面还放着一些无水硫酸镁和外面涂着硫酸钙的瓶子。

这两种东西实际上并没有帮助我们完成这项逆天的过程,它们仅仅是为了吸收压力舱内的水蒸气,以防止其受损。

之后我们向水中加了一些固体方解石作为“沸石”,这并不会对温度有什么影响,但是却能够防止液体爆沸。

好了,一切就绪,我们可以开始实(zhuang)验(bi)了。

在压力舱内部,水不会因为压力增加而沸腾,相反,只有减小压力水才会沸腾。

正如Cody在视频中解释的,液体的沸点决定于温度和压力两个方面,液体温度越高,所需压力越大。

在100℃下(水的正常沸点),所需的压力是一个“标准大气压 ”,或者说是“0.101325兆帕(MPa)”。当达到这个条件时,水开始沸腾,并从液体转化为气体(蒸汽)。

在室温下,气压很低,所以水表现的很稳定,也不会沸腾。

运用以上的原理,你可以将室温下的水放入压力舱中,然后减少空气(以此获得低气压),几分钟后你就会看到常温下的水沸腾了,但是你还没加热呢。

Cody表示,从理论上说,如果我继续降低气压,水则会继续沸腾。实际上这是一个损失热量的过程,因为水分子的不规则运动,热能将会转化为动能,水会变成气体离开烧杯,这会让烧杯中剩下的水逐渐冷却。

你可以看到视频中水在沸腾时,温度实际上已经下降到冰点以下了。

美国加州哈佛西湖分校物理系的研究者解释“解释”说,当你用降低气压的方法使水沸腾时,仍处于液体状态的分子会给气态分子提供能量。

他们还补充道,很明显,气体分子比那些无法克服分子间作用力的水分子拥有更多的动能。

所以呢,液体沸腾的过程是不断损失热量的过程。继续使用真空泵降低压力舱的气压,会让沸腾的过程继续。最终,液体的温度降到冰点以下,它就结冰啦~

那么,现在你明白了吧。视频全程你都会发现Cody在让水沸腾的时候都无比蛋定,甚至烧杯都不会有一丝损坏。

物理,真TM牛逼!

本文译自 sciencealert,由译者 千里之外 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 24+1

  1. 3330992

    尝一口吧。。。

  2. 3331006

    三相点

    [30] XX [1] 回复 [0]
  3. 3331008

    快速制冰法哈哈

  4. 3331009

    实力卡西欧广告

  5. gorgiaxx
    @10 months ago
    3331015

    范伟打天下这个游戏特别好玩,绝对不忽悠

    [8] XX [75] 回复 [0]
  6. 3331018

    道理我都懂,交配呢?

  7. 蚊子的噩梦
    @10 months ago
    3331020

    其实简单解释就是水沸点受气压的影响比冰点大,所以气压降低沸点下降快,但是冰点没什么变化,最后沸点低于冰点水就欧了。

    [21] XX [1] 回复 [0]
  8. rider152
    @10 months ago
    3331027

    主要还是沸点下降沸腾吸热温度降到熔点以下了吧

  9. 倒摊子时时彩
    @10 months ago
    3331053

    三元称霸,五元做爷

  10. 骑着扁担抱牛
    @10 months ago
    3331059

    千里之外转型了

  11. 3331076

    初中程度,没怎么牛

  12. 大死逼
    @10 months ago
    3331142

    所以人要是暴露在几乎没有气压的外太空,体内血液就会一边沸腾一边结冰而死……

    [36] XX [1] 回复 [0]
  13. 哈里波特大
    @10 months ago
    3331150

    空调原理。

  14. 3331168

    @痴汉: 丢脸了,我是大学学了物理化学才能明白的

  15. 3331245

    喜欢千里之外。

  16. 3331281

    如果用这个原理来处理那些想冻起来等复活的人 会是什么结果?先缺氧死还是先胀爆?

  17. 3331397

    确定这是sean cody做的实验?

  18. 3331398

    确定是sean cody做的实验?

  19. locolyric
    @10 months ago
    3331506

    这是解释宇宙真空的状态吗?看起来很像。

  20. 3331569

    反过来说,加压会使水的沸点和凝固点升高,那么理论上只要压力足够大,水就会在高压下凝固。而减压确实会使水的沸点降低,可是别忘了,它的凝固点也降低了,在二者都降低的情况下,怎么可能实现一边沸腾一边凝固的现象,除非水里加其他东西了,否则这篇文章肯定有问题。

    [1] XX [11] 回复 [0]
  21. 3331765

    @Po: 请自觉复习中学物理课程。

  22. 3331769

    @yww: 容易爆沸,同时迅速结晶,冰渣子炸的到处都是。

  23. 3331869

    @深渊: 好吧,是我看错了,沸腾的那部分是减压的,凝固的那部分是常压的

  24. 3331888

    最早的冰箱不就是利用的此原理吗

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