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亚平老师真的做到"点水成冰"了吗?
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各位观众大家好,我是科技馆的吴老师。

刚才亚平老师在空间站里做出了一个冰球。这个实验是中科院空间应用工程与技术中心的老师提交的,精彩程度有目共睹,但可能您想不到,在给它起个名字这件事上,我们犯过难。

这个实验也是手机小视频里的非常红火的表演,我们科技馆有时也会做,通常大家会管它叫点水成冰。但真叫它“点水成冰”就有点小混乱了。因为我们其实有两种办法来实现这个表演。

一种是货真价实的“点水成冰”原材料就是水,另一种其实是用过饱和无水醋酸钠溶液结晶来冒充。

先说第一种真正的点水成冰,这里我军边防战士展示的就是货真价实的点水成冰。原理很简单,只要你了解了结冰的要素这个现象就很好理解,第一,想要结冰,要够冷,要低于冰点(一个大气压下就是低0度),这个大家都知道。另一个大家平时不太注意,学过可能也忘了就是要有足够的凝结核,水分子结冰喜欢抱住个啥,刚开始结冰就是抱凝结核,之后抱其它冰就可以,如果降温很平静,又没有足够的凝结核,水分子就陷入了懒得去抱的状态,外界不扰动,真的就不结冰了。所以凡是能表演点水成冰的瓶装水其实都是质量过硬的纯净水,不但水里面的微小杂质足够少而且瓶子也够干净,降温的时候很平稳。这也解释了为啥表演的时候拿出来的动作都很小心,动作非常地轻柔。过大的扰动就会打破亚稳态使得水分子更积极寻找凝结核,特别是在瓶盖、杯壁这些地方还能得到一点点凝结核,那么点水成冰就算上演了。看着这个过程也是非常的舒适。做这个实验确实存在很大的失败的风险的,倒不是啥技术不行,主要是对操作和器材要求太高了,不扰动水怎么吧它挤出水袋形成水球呢。所以这次天上的实验用的是过饱和无水醋酸钠溶液,看着很像,但这不是结冰,是溶质以晶体的形式析出。

这里就要回顾一下我们学过的饱和溶液相关的知识了。我们往溶剂里加入溶于它的物质,加到不再溶解,就得到了饱和溶液。如果加热就可以进一步溶解更多物质,得到过饱和的溶液。纯净的过饱和的无水醋酸钠溶液即便冷却下来也不会马上结晶。也不大怕扰动,事实上中科院搭载的两包溶液都平安的挺过的飞船发射的震动。和过冷水结冰一样,只需要一点点凝结核就可以激发结晶现象,其实这次天上使用的就是一点点结晶的粉末。大家也能清楚的看到,结晶就是从亚平老师触碰的这个地方开始的,因为这个过程还会释放热量,所以亚平老师也说了这是个热冰球。

解释完这些,您再看看网上那些点水成冰的小视频,是不是自己也能判断它究竟是哪种了。凡是小心翼翼最后用力一砸的有可能是过冷水结冰,操作大大咧咧最后用东西一戳那大概率就是过饱和溶液结晶了。

(原标题:亚平老师真的做到"点水成冰"了吗?)

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