冰刺

就在前几天,我打开冰箱拿起一些新鲜的冰块,发现一些我以前从未见过的东西:一个像钟乳石一样大的冰尖从我的一个冰块中长出。

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我不愿简单地让事件作为一种无法解释的现象过去,我做了一些研究。 事实证明,这项研究非常容易,因为科学界已经对此进行了充分的记录和研究。

对此事件的简单解释是:在适当的条件下,冰块会由于在冻结时具有独特的膨胀特性而增长。

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水是冻结时会膨胀的稀有材料之一。 如果在液态水上形成有小洞的冰壳,它会将水困在下面,从而在冷冻过程中没有膨胀的空间。 因此,当水开始凝固时,它被迫向上穿过孔并开始在孔的边缘冻结,形成空心的,充满水的尖峰。”(科学美国人,Stephen Morris, 物理博士)。

在我们的日常冰格托盘中很少看到这种现象的原因是,冰钉增长的适当条件相当挑剔。 首先,它们很少在自来水中形成,因为自来水中各种矿物质盐的普遍存在会阻碍冰峰生长过程(ISGP)。 [← 尚未被更广泛的科学界认可的术语。

“冰峰形成对水中杂质的显着依赖性可能源于以下事实:在冷冻过程中,杂质通常不会掺入冰格中。 因此,在形成冰峰的过程中,杂质将越来越多地集中在管顶部的未冻结小液滴中。 这些杂质会降低冷冻速度,从而降低管子的生长。”(对实验室生长的“冰钉”的调查。KGLibbrecht和K. Lui,加利福尼亚理工学院诺曼桥物理实验室。)

最佳的ISPG温度范围也很狭窄。 多个学术参考文献发现理想的地层温度为-7°C(19 ° F ±仅几度。 因此,如果您的家用冰柜未按照正确的规格进行拨号,则您可能不会目睹任何冰峰。

对我来说,水和冰的科学已经不是简单的话题了,水具有许多独特的物理/化学特性,在进行依赖水的实验时,必须将所有这些特性都考虑在内,这一点很快就变得显而易见。 以下是一些与温度相关且相互关联的水属性关键点,它们共同对ISGP条件产生重大影响:

  • 冻结时水中含有大量潜热
  • 冰比未冷冻的水稀少
  • 冰使未冻结的水绝缘
  • “过冷” (这是一个令人头疼的问题)。 过冷是指液体在凝固点以下不会固化的状态。 显然,这是一个相当普遍的现象,似乎与ISGP直接相关,我的初步研究表明,科学家们仍然没有完全确定到底是什么导致了这种状态。 “如果将液体缓慢冷却并且没有成核位置开始结晶,则可以将其温度降至其凝固点以下。”( 哈佛大学自然科学学院 ,水的过冷 )。
  • 由于其独特的分子结构,水在冻结时会膨胀大约8%

ISGP的第三个重要条件是气流。 在我回顾的每个实验中都注意到,冷冻机单元内的大量空气流通对于冰粒的增长至关重要。 这与冷冻过程中整个冰块表面的热量均匀分布有关。

就像使用对流烤箱的气流在食物上分配热量一样,它可以快速,均匀地烹饪/烘烤食物,冷冻机中的气流也可以使冰快速,均匀地冻结。

因此,如果您正在寻找派对技巧来增加晚上的鸡尾酒时间,请在冰格中装满蒸馏水,在冰箱中放置一个电池供电的风扇,将恒温器设置为-7°C,然后等待几个小时,并且:

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当您准备好欣赏Spired Party Ice(SPI)*时,只要确保已获得来宾的全神贯注,它们的装饰价值就会短暂存在,尤其是当您开始将伏特加酒倒在他们身上时。

*该条款尚未得到较大的政党筹划团体的认可。