大寒快到了,提前想想怎么打败坚硬冻人的冰吧!
冬天最冷的时候快来了,想起小的时候对冰块也是充满好奇,抓在手里化着玩。咱就是说没想到长大了还是想玩。实验器材包括所标杯、冰块、烧杯、盐、勺。实验过程首先,我们向冰水中倒入冰块,向冰块上撒一些食盐。我们除了可以看到食盐成簇流下,还可以观察到融化的冰像蜂蜜一样流下,呈现出凝胶状。我们将冰块捞出,冰块上出现了很多划痕,这与冰块在水中的普通融化是不同的。
而且,可以看到,杯子中的小冰块都“粘”在了一起。我们用温度计放进烧杯中,现在,烧杯中的温度是零下4℃。看到这个温度,聪明的小伙伴们是不是知道怎么解释这个现象了呢?
原理解说:对于蜂蜜、糖、食盐等等液体或固体在水中溶解时产生的明暗条纹,相信很多都有发现过。这个现象本身来源于溶液密度的不均匀,使得光在其中折射后,出射光有了强度不一的角分布,让溶液其中有“凝胶”或者“烟雾”的感觉。
这个现象在我们调制蜂蜜水时最为常见,因为蜂蜜有难溶于水的成分,所以比较容易在小范围内产生较大的密度差。盐和糖相对易溶,一般只能在未溶解的颗粒附近才能观察到这一现象。本次实验中,在大部分食盐沉入烧杯底部时,由于水温较低,食盐溶解速度相对较慢,冰块附近的水还未溶解太多的盐。此时冰块上方“接住”的食盐,与冰块接触时会降低冰块的熔点,使其融化。
而在融化过程中食盐溶解形成较浓的盐水,便会产生高密度的层流,像瀑布一样从冰块的缝隙中流下。而在流下的过程中,浓盐水与未溶解的食盐会继续促进附近冰块的溶解,所以在所经之路上就会在冰块上腐蚀出一道道的“沟壑”。这种现象在冬天结冰的屋檐或者树上也可以观察的到,一些由于杂质导致融化的冰水会冲刷并腐蚀流过的冰面,形成一道道细沟。
关于第三个现象,冰块“粘”到了一起,有两个原因:一是因为水的凝固点会随着盐的浓度的升高而变得更低。所以冰块附近的盐下沉过后,局部的盐浓度降低,水的凝固点回升,因盐而加速溶解的冰水开始有了回冻的趋势。第二是少量的盐颗粒还为水结冰提供了凝结核,充当了冰块之间的粘合剂,让冰更容易粘连。当然了,这部分连接远没有在冰箱中凝固的冰块本身那么结实,所以拿起来后也很容易拨开。