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第53章 为什么冰是不透明的?

因为里面有很多气泡

从我们冰箱取出的冰,必然是雾蒙蒙不透明的。在自然界中也是这样,结冰的河流都是白茫茫的,看不到下面的河水。

水在4℃上下具有最大密度,低于这个温度,随着接近冰点,密度逐渐变小。水的冷冻速度太快,水的一部分的温度将不同于其他部分的温度,由这一部分水结成的冰中就会含有空气泡。水是一种良好的介质,能够溶解许许多多的东西,其中也包括各种各样的气体。这些空气泡就是溶解的空气从水中释放的结果。

通常是水的表层先结冰,因为温度相对较高因而密度较大的水会下沉到最先形成的冰块下面。不仅如此,通常总是位于顶层的这一部分水直接接触冷冻环境,这与湖面结冰的情况相类似。这种情况使得不同部分的水具有不同的温度,从而具有不同的膨胀率,这就免不了会在其中产生气泡。这些气泡的上面盖着一层冰,无法逸出,于是就留在了冰里。

水中包含有溶解的空气按重量计,大约占0.003%。我们知道水在0℃的时候会结冰,这个温度也叫冰点。当冰箱里的水温度下降到冰点时,冰箱边缘处的水开始结晶为冰。这一部分冰是纯冰,包含的空气非常少,这是因为空气在冰中的溶解度很低,而剩下的还没有结冰的液体也还能够将空气继续溶解在其中。接下来,一旦液体中空气的浓度按重量计达到0.003%,而温度下降到冰点以下时,马上就会开始一种新的反应。此时,随着水的冻结,空气被凝固的水——也就是冰包围。我们知道,地球的正常空气成分按体积分数计算是:氮占78.08%,氧占20.95%,氩占0.93%,二氧化碳占0.03%,还有微量的惰性气体。氧气在-183℃时变为蓝色液体,在-218℃时会变成淡蓝色雪花状的固体。氮气在标准大气压下,冷却至-195.8℃时,变成没有颜色的液体,冷却至-209.86℃时,液态氮变成雪状的固体。气体的凝固点是这么的低,所以当水结冰的时候,它们还是保持着气态。但是它们被水结成的冰层包围着,无法逸出。

这些气体最后被固定在冰块内,光线通过这样的冰块的时候,就会有很多的折射,因此冰块看起来不透明。

为了得到透明冰,应该不用冷水,而用温水。温水含有的气体比较少。同时,还得减小电冰箱的功率,延长冷却时间,以便水中的气体在水还没有结冻之前有时间扩散掉。

“格言”冰,水为之,而寒于水。

——荀子《劝学》在吃晚饭的时候,小叶谢绝了第二份冰激凌,说得很有礼貌,但很惋惜:“不要啦,谢谢。”

“别坚持了,再来点儿。”女主人劝她。

“妈妈要我回答‘不要啦’,谢谢!”小叶天真地回答,“可是她大概没有想到第一份竟然那么少。”

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