零度以下水不結冰?神奇!沒想到這項研究還跟人體冷凍保存有關

2022年09月28日03:52:30 科學 1089

千萬別眨眼,奇蹟馬上出現!一瓶礦泉水,只是往桌面上一使勁一蹾,結果從上往下開始結冰。

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現在換個姿勢,把礦泉水瓶放在桌面上,用手指彈一下瓶底,這次冰從瓶底向上快速結冰。

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不僅如此,電視上曾有過報道,我國駐守在青藏高原上的士兵,打開一瓶礦泉水瓶蓋後,水也是馬上從頂到底快速結冰。

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有人懷疑這是魔術表演,也有人說肯定是水裡面加了特殊的藥物,其實都沒有,那是怎麼回事呢?

神奇的過冷純水

我們都知道,當水溫降低到0℃時會結冰,但是有的水卻能在常壓下堅持到零下48.3℃才結冰,這些水中非但沒有添加什麼抗凍藥劑,甚至純凈的不能再純凈。就像剛才的瓶裝水並不是普通的水,而是過冷純水,也就是溫度低於0℃的純水

神奇的結冰方式

除了上面給過冷純水施加外力讓它結冰,還有其它的方式。比如在杯子里放一塊冰,然後把過冷純水緩慢地澆在冰上面,我們會發現有新的冰在冰塊上面慢慢生長堆積起來。

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大家想一下,如果把冰塊丟到過冷純水裡,它還會結冰嗎?我們需要耐心仔細地觀察,你會發現杯子中的水也會慢慢結冰。只不過試驗效果不太明顯。

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我們再做一個更直觀的試驗。當我們把冰塊放在過冷純水表面時,會發現水面慢慢結冰了,而且只需要很短的一段時間,冰塊就能完全被凍住而不下沉。

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為了清晰復盤這個過程,我們再來做一個試驗,把一個小冰塊放到過冷純水中,結果發現左側輕放的冰塊會從水面開始呈放射狀緩慢結冰,而完全浸入水中的冰塊則在冰塊附近快速結冰。

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神奇的凝結核

看完上面這些神奇的結冰現象,大家應該發現了讓過冷純水結冰的秘訣——施加外力或加入「藥引子」也就是冰核。

其實要使水結冰必須滿足兩個關鍵條件,一個是足夠低溫,一個是凝結核。冰核屬於同質凝結核,而施加外力則是讓瓶內壁成為凝結核,它是異質凝結核。那麼問題來了:如果往過冷純水中投加冷的小砂礫,它能促進結冰嗎?請把你的答案寫在討論區。

研究過冷水有什麼用?

研究過冷水結冰其實有很多用處,比如水果蔬菜在運輸過程中如何保證低於冰點而不冷凍,這樣既不改變食物顏色也不會改變質量;還有極地硬骨魚的體液冰點是零下0.6℃,但是它卻能在零下1.9℃存活,這為研究人體活體冷凍存儲復活都提供了思路。

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