作者:佚名       来源于:世界儿童文学网

冰可以有多冷?

一般来说,冰的温度可以等于0℃,也可以低于0℃,其最低温度也可以无限接近-273℃(绝对零度)。这可以用热量守恒定律来解释。当外界温度为-50℃时,假设冰是0℃,则冰的热量一定会散发出来,朝着-50℃降低,直到等于外界温度就不再发生变化。一杯热水,放久了,热量会散发出来,直到等于室内温度。同样,从冰箱拿一瓶饮料,也会不断吸热,直到等于室内温度。所以,外界温度达到绝对零度时,冰也可以达到这个温度。

冰最低温度可以接近-273℃,那最高可以达到多少度呢?

正常压强环境下,冰的熔点为0℃。但它的熔点与压强也存在着一种奇妙的关系。在2200帕以下,冰的熔点随压力的增大而降低,大约每升高130帕降低1℃;超过2200帕后,冰的熔点随压力增加而升高。其中,3530帕冰的熔点为-17℃,6380帕冰的熔点为0℃,16500帕冰的熔点为60℃,而20670帕冰在76℃时才熔化,被称为名副其实的“热冰”。不过,这种冰是不能自然生成的,它只能靠人工制取。

冰的温度是多少(冰的温度会低于零度吗)

冰面为何总是滑溜溜?

冰面为什么是滑的?这个问题看似简单,实则困扰了科学家许多年,关于这个问题科学界有三种解释。

“压力融解说”诞生于100多年前。科学家提出,如果用冰刀给单位面积的冰施加很大压力,这种压力会使接触面的冰融化,形成薄薄的水层,水层会起到很好的润滑作用,使摩擦系数变得非常小,便可以滑冰了。

但后来的科学研究发现,要想让冰刀下的冰融化,需要非常高的压强。花样滑冰比赛的冰面温度至少低于-3.5℃,要想让冰在-3.5℃融化,需要的压强大约是350帕,相当于在1平方米面积上堆放3500吨的重物,但事实是,人们所见到的滑冰运动员大多身轻如燕,明显达不到要求。

科学家又提出了——“摩擦融解说”和“表面融化说”。“摩擦融解说”认为,在冰面滑行时,冰刀与冰面之间进行快速摩擦,在这个过程中产生的热量使冰融化,融化产生的水起到了润滑剂的作用,所以冰面很滑。但这个理论也有缺陷,那就是很多人一站到冰面上动都没动就摔倒了,根本没有摩擦生热的时间。

“表面融化说”则指出,冰的表面存在一层薄薄的类似液态的水,即使在冰点以下也没有完全结成冰。科学家研究发现,当水结冰时,每一个水分子都会通过氢键抓住其周围的水分子,形成晶体结构,但表层的水分子周围缺少其他水分子,因此没有办法形成如冰块内部那般规则的结构,只能杂乱无序地游荡在表面。当物体与冰面接触时,不需要太高的压强就能让这些水不断地润滑物体与冰层的接触面,从而使冰面很滑。

截至目前,尽管大多数科学家认为“表面融化说”更加靠谱,但关于冰面为什么很滑的原因,科学界仍然是百家争鸣,没有得出统一答案。

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体验“泼水成冰”需要几步?

前段时间,随着寒潮“冻透”大半个中国,很多人也尝试了一把东北特有的娱乐项目——“泼水成冰”。但不少人发现,热水泼出去后并没有直接形成冰晶,而是仍然以液体相态落下。究竟什么条件才能真正实现“泼水成冰”,热水真的比冷水更容易结冰吗?

黑龙江省气象台首席预报员任丽表示,“泼水成冰”其实就是水汽结冰的现象,即相态的转换。当热水被泼到空气中,周围会形成大量水汽,空气中巨大的温差使水汽迅速凝华成冰晶,这样就形成了“泼水成冰”的现象。

想要达到“泼水成冰”需要两个条件:一是气温达到-40℃以下,二是水的温度在90℃以上。

01 理论上讲,过冷水瞬间成冰的临界温度是-40℃。当气温高于-40℃时,还不足以实现“泼水成冰”,被泼出去的水只是外层迅速结冰,内部仍是水。但当气温没有到-40℃以下,却有大风相助,能迅速带走水汽中的热量时,“泼水成冰”也有可能实现。

02 同时,热水的确比冷水更易结冰。这是因为热水与空气的巨大温差是实现“泼水成冰”的关键。

03 此外,“泼水成冰”其实与水汽颗粒大小也有关系,颗粒越小接触面积越大,结冰就越快,形成的“泼水成冰”现象越美。一盆水即使温度再低,凝结成冰都需要时间,但如果是泼水造成的一滴一滴水,在温度迅速下降的情况下,就会迅速结冰。

不过,有时虽然不能瞬间将水汽凝华为冰晶,但形成的水汽也有“泼水成冰”的视觉效果。

观测资料显示,1月6日晚的北京气温介于-10℃到-20℃之间。由此推测,当晚大部分人体验的可能是假的“泼水成冰”。

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海冰不止在极地

海冰不仅在遥远的北极出没,每年冬季,我国渤海、黄海海域都会出现不同程度的海冰。

今年1月初,受寒潮天气影响,我国渤海海域气温明显下降,辽东湾海冰有所增大,莱州湾和渤海湾以及渤海海域西部沿岸海域海冰发展较明显。卫星监测显示,与近32年同期相比,今年1月上旬,渤海海冰面积远大于同期最大面积的平均值,较近33年同期平均值偏大约98%。

海冰既有由海水直接形成的咸水冰,也有从陆地上冰冻的河流和冰川破碎入海的淡水冰。海水结成的冰千奇百怪,有的如镜面一般绵延上百公里,有的可能支离破碎成不同形状,还可能相互碰撞形成突出的冰脊。




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