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Vast, Warm and Elegant

炫酷冷水魔法秀

普普通通的一瓶纯净水或者苏打水,从冰箱的冷冻室或者水盆的冰块堆中取出来,在桌子上用力一顿,瞬间冰晶布满整瓶,这是什么魔法?不需要障眼法,也不需要特别的仪器,在你家的厨房里,就能做出来这样的超酷炫瞬间冷冻魔法,你想不想试一试?

材料:大水盆,瓶装纯净水,苏打水,冰块,粗盐粒,温度计

方法:

  1. 将冰块倒入大水盆中,堆得满满的。
  2. 将一瓶纯净水和另一瓶苏打水(可乐或者雪碧亦可)插入冰块堆中,让冰块尽量把瓶子全部覆盖住。
  3. 在冰块表面撒上粗盐粒,撒的越均匀越好。
  4. 然后在冰块堆的中间,插入一只温度计,可以帮助你很好地观察大水瓶中冰块堆中央的温度变化。在接下来的一个多小时的时间中,温度计上显示的温度会逐渐下降,你需要密切关注温度的变化。
  5. 当温度计显示的温度到达零下8摄氏度的时候,我们的“魔法”表演就可以准备开场了。如果温度再降低,两个瓶子内的液体可能还没等你表演,就已经开始结冰了。另外需要提醒你的是,能够一次就遇到在零下8摄氏度还没有结冰的纯净水和苏打水也是需要运气的。如果你发现在你表演之前,瓶内的液体已经开始结冰了,也别气馁,换一瓶重新来过。
  6. 当你终于遇到了在零下8摄氏度左右还没有结冰的纯净水或苏打水时,那么恭喜你,你的“见证奇迹的时刻”就要到来了。小心翼翼地将瓶子从冰块堆中取出来,放在桌子上,然后拿起瓶子用力在桌子上一顿,瓶内的纯净水,就瞬间开始结冰了。那个苏打水,我们还可以多一个玩法,你尝试小心翼翼地将瓶盖打开,冰会从瓶口一路向瓶底方向迅速凝结,两个效果,都非常炫酷。

科学原理

作为我们的生活常识之一,同学们都知道,冬天到了,室外的水会变成冰,这是因为气温降低到了0摄氏度以下。这个常识是对于多数生活现象的描述,但对于某些特殊情况,你就需要在常识之外,补充更细致的科学知识了。水之所以能够结冰,除了环境温度低之外,还需要有结晶核。我们在这个实验中,使用了纯净水,因为缺少结晶核,所以即使温度降到很低,也还是没有办法结冰。

为什么我们要在冰块表面撒盐呢?这是因为,加盐之后,可以让冰块的温度更加迅速地降低,这样我们也就能在更短的时间内,看到我们想要看到的结果了。对那种本应该结冰的低温之下,还没有结冰的水,我们称之为“超冷水”。那么为什么我们拿着瓶子在桌子上一顿,超冷水就会出现迅速结冰的现象呢?这是因为震动让超冷水中出现了结晶核,早就寻找结晶核的超冷水一下子就好像抓住了救命了绳索,迅速集结上来,就出现了瓶内瞬间结冰的现象。而另外一瓶苏打水(可乐或雪碧)也会和纯净水一样出现过冷的现象,而且因为苏打水中有压缩的二氧化碳,它会让苏打水的结冰点降的更低,如果你使用的是可乐或者雪碧,其中的糖分等溶质,还会让凝固点更向下降。当你在这些碳酸饮料处于超冷的情况下,突然打开瓶盖,其中的二氧化碳就会争相涌出,搅动的液体会增加结晶核,让碳酸饮料瞬间结冰。

实验升级:

你可以尝试使用不同牌子的纯净水来尝试进行超冷水瞬间结冰实验,一般来说,水的纯净度越高,结冰的温度也就越低,通过这个原理,你是不是可以尝试设计一个实验,来验证一下市面上广泛售卖的纯净水品牌,哪个更纯净呢?另外,如果只用一瓶两瓶做实验,会存在很大的误差,你如何发动你的全班同学甚至全年级同学,来帮助你增加样本数量,完善这个实验呢?

参考:https://www.stevespanglerscience.com/lab/experiments/instant-freeze-soda-ice/

本文发表于《知识就是力量》2020年1月刊

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