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 video 的youtube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 majer 编辑发布。