讓水一直沸騰，直到結冰
科迪實驗室youtube視頻畫面截圖
如果希望給自己來一點頭腦風暴，試試這個——按照正確步驟，你可以在水煮沸的同時，使它結冰。
是的，在開水沸騰幾分鐘後，開始慢慢凝固，如果手指觸碰一下，你會發現水很冷。有夠挑戰常識吧？
那麼發生什麼了呢？
首先，我們需要特別的裝置，因為在正常情況下，你不會立刻就把水燒開，所以把家裡的水壺拿開吧。
你需要的是一個壓力艙，它使用一個真空泵來吸走空間內部的所有空氣。在國外泛科普自媒體科迪實驗室 Cody"s Lab video 的youtube視頻里，艙內放置一個盛有60毫升室溫自來水的燒杯。
壓力室內放置無水硫酸鎂和塗了一層硫酸鈣的燒瓶充當乾燥劑。這兩種物質在煮沸——冷凍過程中毫無作用——它們可以吸收水蒸氣，避免氣壓升高破壞實驗或損害壓力艙。
然後將幾塊固體方解石作為「沸騰片」添加到水中，這也不會帶來溫度上的影響，但會使水更加平穩地沸騰。
好吧，現在一切都準備好了。
在壓力室內部，水並非因升高溫度而沸騰，而是因減壓而沸騰。
正如Cody所解釋的那樣，液體的沸騰溫度、也就是所謂的沸點，隨著氣壓壓力變化而變化，壓力越高，液體的沸點就越高。
1標準大氣壓、或0.101325兆帕(MPa)蒸汽氣壓下，水會在100攝氏度(水的正常沸點)下發生沸騰。當水的溫度達到這一點，它開始蒸發並將狀態從液態水轉換成蒸汽。
這也就是為什麼，水在室溫的時候，不會自發的出現沸騰的狀況。
知曉了這些原理，就可以解釋前面的現象。當我們抽走壓力艙內部大量的空氣時，氣壓降低，沸點也跟著降低。最終，沸點低到當時水自身的溫度，然後就會自發地開始沸騰。
水沸騰的時候，實際上，單個水分子會以更激烈的方式運動，直到脫離了其他分子的束縛，逃逸到空氣中。但是，液體本身沒有其他的能量來源，所以，分子逃逸時消耗的就是液體自身的熱量。當你通過降低氣壓的方式使水沸騰時，處於液態的分子將能量傳遞給逃逸出去的分子。結果就是，剩餘的液體的溫度越來越低，最後就降低到結晶點。
顯然，氣態分子比無法克服分子間弱作用力的分子具有更多的動能。
物理學，你真棒.jpg
本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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