小学科学 《水结冰了》素材—不结冰也不沸腾的水

趣味科学：不结冰也不沸腾的水
水在温度零度的时候结冰，很多人都知道的。

但以下的例子就不一定多人都知道的。

但是不结冰也不会沸腾的水，大家多数都没有见过或者不知道其中的科学原理。

不结冰的水
买一瓶纯净水放到冰箱的冷冻室（-18℃左右）中，1小时之后把它拿出来，你会发现水的温度已经低于零度，但是水并没有结冰！为什么？是不是冻的时间不够长？把它小心地放回冷冻室，轻轻地关上冰箱的门，再冷冻20分钟，然后取出来。

你会发现水的温度已经远远低于0℃，但仍然没有结冰！这时拿起瓶子用力摇晃或在桌子上用力磕一下，你会观察到水迅速结冰，在数秒内，整瓶的水都结冰了！
我们知道，生活中，水的凝固点是0℃，也就说0℃的水如果继续放热就会结冰。

为什么在上面的实验中，水的温度已经低于0℃却仍然没有结冰呢？为什么用力摇晃或在桌子上用力磕一下就立即结冰了呢？
水是由水分子构成的，在水的温度达到0℃时水分子已经为凝固——结冰做好了准备，只等一声“令”下了。

这个“令”就是一些水分子率先结冰，形成结晶核。

一旦有一些水分子开始结冰，形成结晶核，那么以它们为核心和“榜样”，周围的水分子就会陆续结冰。

如果没有水分子“做出表率”，而且周围环境的温度低于水的温度，那么水的温度会继续降低，成为低于0℃的“过冷”液体。

如果水在冷冻过程中没有外界的扰动，那么每个水分子周围的情况相同，在0℃时没有哪些分子会率先结冰；又因为冰箱冷冻室的温度很低，于是水的温度继续降低，成为过冷的水。

在用力摇晃或磕瓶子的过程中，水分子受强烈震动或外部挤压，有些率先结冰，形成结晶核，又由于水的温度已经远低于0℃，所以瓶中的水会以它们为中心迅速结冰。

在自然界中，云层中存在大量过冷的小水滴，向云中播撒一些可以充当核心的物质，可以促使这些过冷的水滴凝固，形成小冰晶。

在周围环境的影响下，可以产生雨、雪、冰雹等现象。

不沸腾的水
除了过冷现象，还存在液体温度超过沸点而不沸腾的过热现象。

在加热过程中，水中的小气泡起着汽化中心的作用，被称做“汽化核”。

如果被加热的水中缺乏气泡，加热的过程中又没有受到外界的扰动，没有气泡进入，即便水的温度达到了沸点，也不会沸腾。

如果继续对水加热，水的温度会继续升高，成为“过热”的水。

处于过热状态下的水是不稳定的，如果受到外界扰动，有气泡侵入，液体就会剧烈地沸腾，并伴有爆裂声，这种现象叫做暴沸。

据报道，一名男子把一杯纯净水放入微波炉中加热，准备把水烧开后冲咖啡。

在加热了一段时间后，他拿出了水杯，发现水并没有沸腾，但是在咖啡粉倒入杯中的瞬间，水从杯中喷溅而出，把这名年轻人的面部严重烫伤。

这是由于加热过程中纯净水中缺乏气泡，使水过热，倒入咖啡粉时产生暴沸，使水从杯子中喷溅而出造成的。

从以上介绍中我们可以发现，水在凝固点不一定凝固、在沸点不一定沸腾，这说明温度不是影响凝固和沸腾的唯一因素，物理现象的发生需要满足很多条件。

由于我们目前的知识和能力所限，我们所学习的知识还比较简单、粗陋。

当我们遇到问题时既要有探究的勇气和信心，又要避免忽视条件，以偏概全。

自然界还有很多有趣的问题等待我们去发现、探究。