大寒快到了,提前想想怎麼打敗堅硬凍人的冰吧!| 正經玩_風聞
中科院物理所-中科院物理所官方账号-2022-01-15 17:38
原創:中科院物理所
冬天最冷的時候快來了
想起小的時候對冰塊也是充滿好奇
抓在手裏化着玩

咱就是説沒想到長大了還是想玩
實驗器材
所標杯、冰塊、燒杯、鹽、勺

實驗過程
首先,我們向冰水中倒入冰塊

向冰塊上撒一些食鹽

我們除了可以看到食鹽成簇流下
還可以觀察到融化的冰像蜂蜜一樣流下
呈現出凝膠狀

這與冰塊在水中的普通融化是不同的

而且,可以看到
杯子中的小冰塊都“粘”在了一起

我們用温度計放進燒杯中
現在,燒杯中的温度是零下4℃

看到這個温度
聰明的小夥伴們是不是知道怎麼解釋這個現象了呢?
原理解説
對於蜂蜜、糖、食鹽等等液體或固體在水中溶解時產生的明暗條紋,相信很多都有發現過。這個現象本身來源於溶液密度的不均勻,使得光在其中折射後,出射光有了強度不一的角分佈,讓溶液其中有“凝膠”或者“煙霧”的感覺。
這個現象在我們調製蜂蜜水時最為常見,因為蜂蜜有難溶於水的成分,所以比較容易在小範圍內產生較大的密度差。鹽和糖相對易溶,一般只能在未溶解的顆粒附近才能觀察到這一現象。
本次實驗中,在大部分食鹽沉入燒杯底部時,由於水温較低,食鹽溶解速度相對較慢,冰塊附近的水還未溶解太多的鹽。此時冰塊上方“接住”的食鹽,與冰塊接觸時會降低冰塊的熔點,使其融化。而在融化過程中食鹽溶解形成較濃的鹽水,便會產生高密度的層流,像瀑布一樣從冰塊的縫隙中流下。
而在流下的過程中,濃鹽水與未溶解的食鹽會繼續促進附近冰塊的溶解,所以在所經之路上就會在冰塊上腐蝕出一道道的“溝壑”。
這種現象在冬天結冰的屋檐或者樹上也可以觀察的到,一些由於雜質導致融化的冰水會沖刷並腐蝕流過的冰面,形成一道道細溝。
關於第三個現象,冰塊“粘”到了一起,有兩個原因:
一是因為水的凝固點會隨着鹽的濃度的升高而變得更低。所以冰塊附近的鹽下沉過後,局部的鹽濃度降低,水的凝固點回升,因鹽而加速溶解的冰水開始有了回凍的趨勢。
第二是少量的鹽顆粒還為水結冰提供了凝結核,充當了冰塊之間的粘合劑,讓冰更容易粘連。當然了,這部分連接遠沒有在冰箱中凝固的冰塊本身那麼解釋,所以拿起來後也很容易撥開。