@ 2018.01.13 , 10:00
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让水一直沸腾,直到结冰

让水一直沸腾,直到结冰
科迪实验室youtube视频画面截图

如果希望给自己来一点头脑风暴,试试这个——按照正确步骤,你可以在水煮沸的同时,使它结冰。

是的,在开水沸腾几分钟后,开始慢慢凝固,如果手指触碰一下,你会发现水很冷。有够挑战常识吧?

那么发生什么了呢?

首先,我们需要特别的装置,因为在正常情况下,你不会立刻就把水烧开,所以把家里的水壶拿开吧。

你需要的是一个压力舱,它使用一个真空泵来吸走空间内部的所有空气。在国外泛科普自媒体科迪实验室 Cody's Lab videoyoutube视频里,舱内放置一个盛有60毫升室温自来水的烧杯。

压力室内放置无水硫酸镁和涂了一层硫酸钙的烧瓶充当干燥剂。这两种物质在煮沸——冷冻过程中毫无作用——它们可以吸收水蒸气,避免气压升高破坏实验或损害压力舱。

然后将几块固体方解石作为“沸腾片”添加到水中,这也不会带来温度上的影响,但会使水更加平稳地沸腾。

好吧,现在一切都准备好了。

在压力室内部,水并非因升高温度而沸腾,而是因减压而沸腾。

正如Cody所解释的那样,液体的沸腾温度、也就是所谓的沸点,随着气压压力变化而变化,压力越高,液体的沸点就越高。

1标准大气压、或0.101325兆帕(MPa)蒸汽气压下,水会在100摄氏度(水的正常沸点)下发生沸腾。当水的温度达到这一点,它开始蒸发并将状态从液态水转换成蒸汽。

这也就是为什么,水在室温的时候,不会自发的出现沸腾的状况。

知晓了这些原理,就可以解释前面的现象。当我们抽走压力舱内部大量的空气时,气压降低,沸点也跟着降低。最终,沸点低到当时水自身的温度,然后就会自发地开始沸腾。

水沸腾的时候,实际上,单个水分子会以更激烈的方式运动,直到脱离了其他分子的束缚,逃逸到空气中。但是,液体本身没有其他的能量来源,所以,分子逃逸时消耗的就是液体自身的热量。当你通过降低气压的方式使水沸腾时,处于液态的分子将能量传递给逃逸出去的分子。结果就是,剩余的液体的温度越来越低,最后就降低到结晶点。

显然,气态分子比无法克服分子间弱作用力的分子具有更多的动能。

物理学,你真棒.jpg

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


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TOTAL COMMENTS: 17+1

  1. 秦川梦
    @1 week ago
    3672394

    嗯?(黑人问号)

  2. 3672396

    显然,贫贱不能移

  3. 3672402

    02d5q2LY1C7ExEXbNcjo+aIZp62Wk2TR9JVJuA6fYK+54hTmvUBg/vBC1+X5+E+sSJ9Jzc9OBKc56Xh/8tn/knIOOaJNiJki8ykTExtYCpnOtmzANIB2sA
    不能理解为什么会结晶

  4. 呲水坦克鸭
    @1 week ago
    3672406

    越高的地方水的沸点越低,因为压强减小了。
    是这样不。

  5. 三当家
    @1 week ago
    3672421

    @NoOne: 沸腾吸热,体系温度就降低了呗

  6. 但是
    @1 week ago
    3672429

    三相点
    https://www.bilibili.com/video/av1039077/

  7. ineedgril
    @1 week ago
    3672435

    字懂,意不懂系列

  8. 3672450

    那你他娘的摸给我看看

  9. 3672454

    初中物理系列(尖子生班)

  10. 卡比
    @1 week ago
    3672487

    @NoOne: 从常温常压这个点出发,先垂直向下抽真空至三相点以下这个(常温低压)这个点,你会发现这个点水应该是气态,所以它沸腾了。实验中用吸水矿物维持压力不变,气化吸热,温度降低,你的点开始水平左移,最后到达(低温低压)的固相区域,结冰。

  11. 逃避者
    @1 week ago
    3672491

    有意思

  12. 猫六
    @1 week ago
    3672514

    化工专业路过,有个专业课叫物理化学,讲过这个问题,达到三相点的时候就会出现这种现象。

  13. 3672547

    @NoOne: 知道这图应该知道节流管吧,和节流管降温是一个意思

  14. aveave
    @1 week ago
    3672697

    真空之中水是三态共存的,气液固,固还会有蒸腾。

  15. 电容泡饭
    @1 week ago
    3672715

    奶粉咖啡粉的低温提取就是这种方式

  16. 屁股
    @1 week ago
    3673079

    那个“沸腾片”一般被叫做 沸石

  17. Cdson001
    @1 week ago
    3673201

    如果低压沸腾情况下 突然回到正常气压 他会突然蒸发完吗 还是就直接静止了

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