文章插圖
1、熱水先結(jié)冰 。致冷有四種并存的機(jī)制：輻射、傳導(dǎo)、汽化、對流 。通過實(shí)驗(yàn)觀察對結(jié)果進(jìn)行比較，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 。盛有初溫４攝氏度冷水的杯 ， 結(jié)冰要很長時(shí)間，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?。?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(jìn)而形成了一個(gè)密閉的冰殼” 。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(jìn)行 。
【冷水和熱水哪個(gè)先結(jié)冰】2、由于水結(jié)冰時(shí)體積要膨脹，已經(jīng)形成的冰殼”也對進(jìn)一步結(jié)冰起著某種約束或抑制作用 。盛有初溫100攝氏度熱水的杯 ， 冷凍的時(shí)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攝氏度時(shí)，看不到這種現(xiàn)象） 。隨著時(shí)間的流逝，冰晶由細(xì)變粗，這是因?yàn)槌鯗馗叩臒崴蠈铀鋮s后密度變大向下流動(dòng)，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(shí)間內(nèi)的內(nèi)能損耗較大 ， 冷卻速率較大 。當(dāng)水面溫度降到０℃以下并有足夠的低溫時(shí)，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 。
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