从宇宙尘埃到杯中涟漪,水的奇妙物语

一、热水结冰更快?

不知你是否有过,在冬天用热水擦车窗的经历,有时候你会发现用热水比用冷水结冰更快,这不是一个错觉,1963年的时候,一个坦桑尼亚叫姆潘巴的学生也发现了这个类似的现象。当他用热牛奶做冰激淋的时候,反而比用冷的冻的更快。虽然老师当时很肯定的否决了他的兴奋发现,但是后来越来越多的现象被发现,最终这个热水结冰更快的现象被称为姆潘巴效应。

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热水先结冰的现象在生活中也经常出现。往结冰的路面上泼热水,有时比冷水结冰更快;把热水倒进模具中,也可能比冷水更早结成冰块。虽然这些现象看似违反了常识,但是2012年的时候,科学家们在严格控制条件下确认了,在一定的条件下,热水确实比冷水先结冰。

为什么热水能更快结冰?

科学家们到现在也没有一个确切的定论。只是发现这背后有好几个因素在共同作用。

1、 热水蒸发得更快,这意味着杯子或盆里实际需要冻结的水变少了。就像换了一个更小的杯子,里面的热水自然冷得更快,冻得也可能更快。

2、 热水遇冷,内外部温差大,会产生强烈的上下对流(就像水在锅里被加热翻滚一样)。这股水流会把内部的热量更快地带到表面散失掉。

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3、 水要结冰,需要先进入一种过冷状态(低于冰点但仍保持液态,水的另外的一个奇妙的特点)。热水里的微小的杂质,可能更容易成为冰晶开始形成的突破口,让结冰过程更快启动。

4、加热会把水里溶解的一些气体赶跑(就像烧开水后凉白开里气泡少)。水少了这些溶解气体,它的结冰特性可能也会发生微小的改变。

二、水,地球上最古老的旅行者

水不仅仅是生命之源,孕育了地球的生命。它也是一个古老星际旅行者,充满神奇的经历。科学研究地球上大约一半的水的年龄超过了46亿年,比太阳系的年龄还要古老。这些水可能是搭乘着彗星或者星际尘埃,穿越了浩瀚的广袤的宇宙,最终来到了地球上。

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所以,你喝下的每一杯水里,都可能含有来自恐龙时代的雨水,冰河时期的融雪,甚至是宇宙诞生之初的物质碎片。水分子就像不朽的旅行者,在蒸发、降雨、冻结、融化的循环中,不断变换形态。

水有哪些神奇的特性?

1、冰浮在水上

水的固体形态,竟然比液体形态更轻,因为水在4℃时密度最大,结冰后水分子排列成一种疏松的结构,体积会变大(所以冬天玻璃水要换防冻的,不然结冰可能会充爆水箱),密度反而变小,所以冰能浮在水面,而且这层冰就像天然保温罩,保护着冰下的水生生物安然过冬。

2、过冷水的魔法

非常纯净的水(必须纯净),即使在零下几度,也能保持液体状态,这个时候的水就是过冷水,但只过冷水只要要轻轻摇晃或者投入灰尘,整个水瞬间就能行成冰沙!夏天天上冰雹的形成,就有过冷水的功劳。

3、蒸汽烫伤更厉害

100℃的水蒸气烫伤比300℃的烤箱热空气熏伤更严重。因为当水蒸气碰到皮肤凝结成水时,会释放出大量的热量(每克水蒸气凝结放出的热量,比同质量开水降温放出的还要多五倍!),造成更深的灼伤。

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4、水里的电流和舞蹈

如果我们能看到微观世界,就会发现水分子中的氢原子能在相邻分子间跳跃,从而形成一条导电的通道,这就是纯水能够微弱导电的原因(纯水导电非常微弱,生活中水导电主要是其中溶解的矿物质等导致的)。

一旦水冻成冰,水分子被固定住且间距变大,这种跳跃就停止了,冰就成了绝缘体(但是,但是请千万不要尝试,特别是在自然中,因为日常中的冰基本都含矿物质,是可以导电的)。

更有趣的是水分子的振动似乎能传染给邻近的分子,这可能解释了为什么水对各种能量(如声音、电磁场)表现得特别敏感。

三、生活中的智慧用水

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1、东北泼水成冰要用开水

开水泼出去蒸发量大,会快速形成大量细小水滴,这些小水滴在极寒空气中瞬间冻结成冰晶,才能形成漂亮的弧线。水温不够,水滴太大,就冻不成冰雾了。

2、花洒开最大热水变凉?

这可能是因为水流速度太快,导致冷热水混合阀失灵了,热水供应跟不上。把水量调小一点,通常就能恢复正常温度。

3、微波剩菜旁边放杯冰水

冰水吸收微波的能力比食物弱。放一杯冰水在旁边,能使更多微波能量集中到食物上加热,让食物热得更快更均匀。

4、热水融雪小心结冰

虽然泼热水可能融雪快,但是也能更快在路面形成薄冰层,而且这层冰很滑!如果目的是除冰防滑,大量撒盐或融雪剂更安全有效。

5、煮饺子点水降温

煮饺子时水沸腾太剧烈容易破皮,少量点水能快速降低水面温度,防止过度沸腾,饺子皮更筋道。

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水,这种看似最普通的物质,却蕴藏着从宇宙起源旅行到生命起源的奥秘的。它触手可及,又深不可测。素以下次你端起一杯水,也许可以想想,它经历了一场多么漫长的时空旅行才来到你面前。

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