液態水結冰的最低溫度是多少度?

類別: 新奇

液態水結冰的最低溫度是多少度?

這個問題的答案當然不是32華氏度(0℃),雖然水的冰點是0℃。如果條件合適,水能在負55華氏度(負48℃)下保持液體。這也是水的神奇性質之一。

猶他大學的化學家發現,當溫度降至負55度時,水的分子結構就必須開始發生變化了。分子會開始形成四面體的形狀,每個水分子會鬆散地跟另外四個分子相結合。這就形成了水的另一種狀態:“冰水中間態(intermediate ice)”,雖然它還不具備冰的全部性質,但是那種狀態下的水已經不能稱之為水了。

當降至這個溫度時,它比通常我們所說的液體水結冰的冰點要低87度。研究者表示,負55度的水是存在的,只是因為它維持液體的時間極短,目前我們的儀器還不足以捕捉到它維持液狀的樣子。

液態水結冰的最低溫度是多少度?

水的冰點問題不只是分子統計的問題。這事關我們對於全球變暖的理解,因為全球變暖與液體水結冰的溫度和速度有關。大氣水與大氣冰對於太陽輻射的吸收量差別極大,所以我們需要儘可能準確地瞭解大氣中水和冰的量。

水是我們最熟悉的液體,然而它的性質跟普通液體完全不同。這也是它能在冰點下幾十度依然保持液體的原因。

研究者 Valeria Molinero 解釋說:“水會如此奇怪就是因為它的性質跟其他液體完全不同。例如,冰會浮在水面上,而大部分的固態物質會因為密度更大而沉入它們的液相中。最讓人著迷的還是當它低於冰點時仍然能保持液態這種奇怪的性質。如果你想讓液體水結冰,那麼當你在液體水中製造出小核或是冰種時,水就能凝結成冰。而降雨時,水從蒸汽態變成液體。那麼就需要讓晶體冰變成液體。對於非常純淨的水,想要讓水裡出現冰種,就需要改變液體的結構。當你給水降溫以後,它的結構就會變得接近冰的結構,這也就是它密度降低的原因,其表現就是結晶速率的提升。”

[小腦袋 via IO9]

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