是一杯水結(jié)冰的方法(哪一杯水先結(jié)冰)
1.哪一杯水先結(jié)冰
從物理方面來說，致冷有四種并存的機制：輻射、傳導(dǎo)、汽化、對流。
通過實驗觀察并對結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)引起熱水比冷水先結(jié)冰的原因主要是傳導(dǎo)、汽化、對流三者相互作用的綜合效果。如果把熱水和冷水結(jié)冰的過程敘述出來并分析其原因就更能說明問題了： 盛有初溫4℃冷水的杯，結(jié)冰要很長時間，因為水和玻璃都是熱傳導(dǎo)不良的材料，液體內(nèi)部的熱量很難依靠傳導(dǎo)而有效地傳遞到表面。
杯子里的水由于溫度下降，體積膨脹，密度變小，集結(jié)在表面。所以水在表面處最先結(jié)冰，其次是向底部和四周延伸，進而形成了一個密閉的“冰殼”。
這時，內(nèi)層的水與外界的空氣隔絕，只能依靠傳導(dǎo)和輻射來散熱，所以冷卻的速率很小，阻止或延緩了內(nèi)層水溫繼續(xù)下降的正常進行。 另外由于水結(jié)冰時體積要膨脹，已經(jīng)形成的“冰殼”也對進一步結(jié)冰起著某種約束或抑制作用。
盛有初溫100℃熱水的杯，冷凍的時間相對來說要少得多，看到的現(xiàn)象是表面的冰層總不能連成冰蓋，看不到“冰殼”形成的現(xiàn)象，只是沿冰水的界面向液體內(nèi)生長出針狀的冰晶（在初溫低于12℃時，看不到這種現(xiàn)象）。 隨著時間的流逝，冰晶由細變粗，這是因為初溫高的熱水，上層水冷卻后密度變大向下流動，形成了液體內(nèi)部的對流，使水分子圍繞著各自的“結(jié)晶中心”結(jié)成冰。
初溫越高，這種對流越劇烈，能量的損耗也越大，正是這種對流，使上層的水不易結(jié)成冰蓋。由于熱傳遞和相變潛熱，在單位時間內(nèi)的內(nèi)能損耗較大，冷卻速率較大。
當水面溫度降到0℃以下并有足夠的低溫時，水面就開始出現(xiàn)冰晶。初溫較高的水，生長冰晶的速度較大，這是由于冰蓋未形成和對流劇烈的緣故，最后可以觀察到冰蓋還是形成了，冷卻速率變小了一些，但由于水內(nèi)部冰晶已經(jīng)生長而且粗大，具有較大的表面能，冰晶的生長速率與單位表面能成正比，所以生長速度仍然要比初溫低的水快得多。
2.讓水瞬間結(jié)冰的神奇方法
為了便于理解思考過程，用問答的方式進行：問題1：水在神馬情況下結(jié)冰？一般來說，高于0攝氏度的水先放熱降溫，降到0攝氏度，0攝氏度的水再放熱形成0攝氏度的冰（理解困難的童鞋考慮下逆過程，冰融化吸熱，水升溫也吸熱）問題2：想做視頻里的實驗的話，要神馬樣的水？為了讓水結(jié)冰，我們要想辦法讓水放熱，需要放的熱越少就越容易成功。
根據(jù)問題1的答案，顯然直接用0攝氏度的水是最方便的，省去了水降溫至0攝氏度的放熱過程問題3：想往0攝氏度的水里放點奇怪的東西，放進去之后水結(jié)冰，這奇怪的東西要滿足神馬條件？既然水需要放熱，咱就放吸熱的東東進去唄，把熱量吸走了水不就結(jié)冰了？于是要放能吸熱的東西問題4：視頻里的Salt指的是神馬？大多數(shù)人第一反應(yīng)一定是：salt就是食鹽啊！氯化鈉?。。?！好吧，暫且這么認為~不過用氯化鈉做實驗100%失敗，因為食鹽溶于水整體上來說是不吸熱的，所以salt不可能是氯化鈉如果視頻作者的原意就是食鹽，那么這視頻100%是偽造的那么會不會salt不是食鹽呢？化學(xué)中的鹽很多哦親！??！就是酸堿中和產(chǎn)物?。?！硝酸鉀啊氰化鈉啥的都是鹽?。?！貌似有希望！??！那salt是神馬鹽？這個得先問下一個問題——問題5：為什么中文字幕粗線了原字幕里沒有得到硝酸銨？兩種情況：一是這字幕作者知道這個實驗的關(guān)鍵角色就是硝酸銨（渠道未知），另一種是字幕作者根據(jù)自己的知識推測的。無論是哪種，硝酸銨都是個突破口，為神馬？因為這貨溶解吸熱?。?！問題6：那么，硝酸銨哪來的？杯子是玻璃的，顯然不是，那是……吸管里的？？？可惜吸管是塑料的，塑料是聚合物（聚丙烯神馬的，總之在這個實驗里不重要），那么只能是這個salt是硝酸銨，就是視頻開頭說的鹽就是硝酸銨問題7：也就是0攝氏度的水和硝酸銨這么一整就結(jié)冰了？好像有道理……可是且慢，來定量分析下可行性水的熔化熱大約是3.35*10^5J/kg，就是1千克冰融化成1千克水需要吸收3.35*10^5J熱量，也就是1千克水凍成1千克冰需要放出3.35*10^5J熱量。
視頻中一杯水有多少？杯子大概和可樂罐（355mL）差不多大，保守點，假設(shè)水只有200mL(0.2kg)，這樣需要放出的熱量是6.70*10^4J，忽略熱吸管引入的熱量，就是6.70*10^4J這么多熱量需要由硝酸銨吸收問題8：硝酸銨能吸收這么多熱量么？本來想找硝酸銨的溶解熱的[1]，不過看著忒不靠譜，不靠譜也試試先：溶解熱2614kJ/mol硝酸銨分子量80視頻里加進去的那一丁點撐死也超不過3克（其實我想說1克的）這么點硝酸銨能吸收的熱量是3/80*2614*1000=98025J=9.80*10^4J9.80*10^4J > 6.70*10^4J貌似可行？不過這數(shù)據(jù)不是不靠譜咩……咱換一個試試這個網(wǎng)站[3]提供了一個模擬實驗程序（其實有計算方法的，我太懶于是直接模擬實驗了），看上去還是挺靠譜的，若干網(wǎng)站都是用了這個頁面里的計算方法。直接上實驗2，硝酸銨讓它是3g，水最多只能100g，那就100g好了，反正咱算3g硝酸銨能吸收多少熱（根據(jù)前后水的溫差，用比熱容計算）實驗數(shù)據(jù)：水溫從23.2降到了21.4，差值1.8攝氏度水的比熱容4.2J/g·℃這個過程中水放出了4.2*1.8*100=756J熱量這些熱量顯然是硝酸銨吸收的啥？3g硝酸銨只能吸收756J熱量？反推一下溶解熱 756/(3/80)=20160J/mol=20.16kJ/mol前面那個還真是不靠譜?。。。?！果然應(yīng)該是20多?。。。?！差了一百倍啊一百倍?。?！于是3g硝酸銨吸收的熱量遠遠小于能讓一杯水結(jié)冰需放出的熱量也就是說這視頻是假的？好吧，大概有人會說過冷水[3]的問題，那么最后一個問題：如果這杯水是過冷水，這個實驗?zāi)艹晒γ?？好吧，如果這個被子里是過冷水的話，投入salt，插入吸管所造成的擾動足以讓過冷水固態(tài)化，可是視頻里是直到抽出吸管才結(jié)冰，顯然不對嘛結(jié)論：這視頻是假的，起碼在硝酸銨溶解熱的數(shù)量級發(fā)生改變以前不會有可能做成功。
3.讓水結(jié)冰的方法,一定要是真的,如果可以說說原理
平時大家都會把一瓶水放在冰箱里面讓其結(jié)冰吧。但是純粹的結(jié)冰需要很長的時間，通常要一天的時間才能讓其結(jié)冰，浪費電也浪費時間。
其實有一個方法可以讓水快速結(jié)冰。其實做法很簡單而已。
首先讓一瓶水豎著放在冰箱的急冷的地方中，大概放10-20分鐘后慢慢地拿出來（時間按你水瓶的大小來決定），這時水瓶中的水仍然是液態(tài)的。輕輕地放在地上，用手拿著瓶子的頭部，快速地，稍微用力地，用瓶子的底部敲擊地面一下，這時候水瓶里面的水就會很快地結(jié)成大大的冰塊的了，因為水分子沒有結(jié)冰的時候是分散排列的，結(jié)冰后是整齊排列的，用力一砸，讓外力使水分子整齊的排列起來，所以就結(jié)冰了~不過也得凍到差不多啊。普通的冰水不行的，怎么也得凍到3.4度吧。而且要放在封閉的瓶子里面啊！砸完了注意看啊，很神奇的~~~
4.怎么樣才能讓水快速結(jié)冰
最佳答案
熱水熱水結(jié)冰為何快于冷水
(2006-06-05 11:26:27)
葛秋芳
本報訊 古希臘哲學(xué)家亞里士多德曾最先記載過這樣一個奇特現(xiàn)象——在同等低溫條件下，溫度高的水結(jié)冰速度快于冷水。坦桑尼亞學(xué)生姆潘巴1969年使這一現(xiàn)象變得更為人知曉，他發(fā)現(xiàn)加糖的牛奶加熱后比未加熱的牛奶結(jié)冰速度快。這種現(xiàn)象也被稱為“姆潘巴現(xiàn)象”。但個中原因是什么呢？
據(jù)6月3日出版的《新科學(xué)家》雜志報道，美國華盛頓大學(xué)的喬納森·卡茨在對“姆潘巴現(xiàn)象”深入研究后認為，這一現(xiàn)象實際上與水中的溶解物有關(guān)。水在加熱過程中，一些通常會使水變“硬”的溶解物，主要是碳酸鈣和碳酸鎂等碳酸鹽，會被“驅(qū)逐”出來形成固體沉淀，這就是生活中常見的附在水壺內(nèi)壁上的水垢。
卡茨說，未經(jīng)加熱的水中仍含有這些溶解物，在水結(jié)冰過程中隨著冰晶的形成，尚未結(jié)冰的水中這些物質(zhì)的濃度會進一步升高，甚至可達正常水平時的50倍。這種情況會降低水的冰點，這也就減緩了冷水結(jié)冰的速度。這一原理就如同下雪后向路面撒鹽防止結(jié)冰一樣。
卡茨認為，姆潘巴在牛奶中加糖實際上是使水變得“更硬”，進一步擴大了只含少量碳酸鹽的熱牛奶與富含碳酸鹽的冷牛奶之間結(jié)冰速度的差距。
