为啥把水加热到105℃时，水会结冰？科学家有什么结论?

为何把水加热到105℃时，水会结冰？科学家用实验得出了结论了吗？~

为啥把水加热到105℃时，水会结冰？科学家有什么结论?

105度条件下的水会怎么样？科学家经过实验，结果让人一脸问号

为啥把水加热到105℃时，水会结冰？科学家有什么结论?

水的最高温度毫无疑问不止一百℃，在很多人的记忆中，水的最高温度只可以到达一百℃，超出这一温度，那么水便会由液体转变成水蒸汽，实际上，这样的认知并不正确，这是因为当外界的环境变化时，水的温度也会产生变化，例如在高海拔上使用热水壶烧水时，就算是水烧开了，也达不到一百℃，最高只有80℃上下。

有关于水的特点大家早已经耳熟能详，不过科学工作者发现了水的一个反物理属性，水在105℃的持续高温下竟然会发生结冰，这一发现也让许许多多的专家学者们跌破了眼镜，而之所以能够发生这类状况，主要是因为这一些水是放入碳纳米管理的，因而这些水并不会随着温度的增加蒸发掉，通过再度加温后，便可以轻松的使水的温度到达105℃，这时候水便会奇迹般的发生结冰了。

研究发现，多个水分子积聚在密封的纳米管里时，加温之后变化了水分子间的结构特征，造成水分子发生了重新组合的情况，从而极大幅度的提升了水的冰点，因而就有了持续高温下发生结冰的情况，大家应该都知道，水在一百℃时会烧开，在0摄氏度时会发生结冰，在标准大气压下，水最高就只可以加温到一百摄氏度，到达该温度后，不管再怎么加温其温度都没法再升高，假如想要让水的沸点提升，那么就只能够通过变化大气压强来变化沸点了，要知道的是，在标准大气压下，水的沸点是一百℃，假如水被加温到了一百℃，并且持续加温的情况下，水的温度并不会提升，而水也会慢慢转变成水蒸汽挥发掉。

水的温度到达105℃后，这些水由于没法从液体转化为气态，其内部结构的能量就没法释放出来，因为没有释放的渠道，这些分子就会重组，为此才会凝成“冰”，请相信我，这类“冰”并不是大家所耳熟能详的“冰”更不是大冬天大自然环境下因为低温形成的冰，它仅仅是某种结晶物罢了，毕竟它是在105℃下产生的，它和0摄氏度以下所产生的冰还是有着非常大的差距的。

水的另一个反物理属性大家都知道，那便是热缩冷胀，在地球上，人类文明已知的所有物品都会热涨冷缩，而水在温度减少的时候反而会发生结冰，冰的体积比水能大，正是因为这一反物理属性，水在发生结冰之后会漂浮在湖面而不是沉入水底，假如冰会沉入水底的话，一整个地球都会转变成一个冰封的世界，就不太可能有生命出现了。

在我们一般的认知中，水有三种状态：固态（冰）、液态（水）、气态（水蒸汽）。而一般情况下，水会在100摄氏度时就会汽化，成为水蒸汽，这也是常识性的东西了。

那说水在105摄氏度时会结成冰，那不是违反了物理定律了么？

105摄氏度时确实出现了水结成冰的现象，但是这个是有条件的，而且这时候结成的冰和日常我们所说零度时的固态冰并不一样，这时结成的是晶并不是冰。

详细得看一下这个实验了。

这项研究应该是2018年年国外科学团队发现的，当把直径只有1.8纳米的管状碳纳米管放入盛满水的容器中时，让直径只有0.5纳米的单个水分子进入这个纳米管中，然后加热至105摄氏度时竟然出现了纳米管凝固被堵塞，并且这个凝固现象中实际上其中的水分子温度并没有降低，但水分子却形成了和冰结构类似的固体。

这一现象也一反常态，水加热是不可能会凝固或者结冰的，但是在某种特性的情况：几个水分子和狭小的纳米容器内可以实现，但目前还并不清楚，这个凝固的状态和碳纳米管本身有没有发生反应。

那类似的反物理现象还有没有其他的例子呢？

光学黑洞
顾名思义，所有的光在遇到这个器件的时候，都有去无回。
光学黑洞实际上是用电磁材料来控制电磁波的路径，来模拟光掉进黑洞时的路径变化。从这个角度来说还是挺有意思的。

负折射率材料
负折射率材料在上个世纪还一直以为是不存在的，现在都造出来了。一般实现负折射介质是采用超材料，当然光子晶体也是可以的。

如果对超材料感兴趣可以点击这里，我对它做了比较详细的介绍：
地铁内超高速 Wi-Fi 中的超材料到底是什么，怎样 「剪裁」电磁波？

负折射率材料有很多反直观的特性，比如逆契伦科夫辐射。
什么是契伦科夫辐射？
契伦科夫辐射一般来说是物体运动速度大于介质里面波的传播速度。这里的波可以是电磁波，声波，水波等。

所以摩托艇在水面滑行产生的水纹就是契伦科夫辐射。飞机超音速飞行时引发的音爆也是由于契伦科夫辐射。

在电磁波中：
对于折射率为2的介质，电磁波的极限速度为0.5c（c是电磁波在真空中的速度），如果一个高能粒子以0.6c的速度射入这种介质，就会产生所谓的契伦科夫辐射。所以应该是这样的：

注意，在这里能量传播方向跟波的传播方向相同。

如果将材料替换为负折射率材料，那么很神奇的事情发生了：

可以看到能量传播方向跟波的传播方向正好相反。

还有逆多普勒效应，就是电磁波波源离你远去的时候，你发现它的频率在增加。

利用负折射率材料还可以制作完美的透镜，电磁波携带的所有的信息都可以恢复，没有衍射极限的问题了，也就是超透镜。

光子晶体
光子晶体是模拟固体物理中的晶体得到的。这就很神奇了，它跟晶体一样有禁带。
首先看看光子晶体怎么实现，它是这样的：

蓝色的普通的介质，比如介电常数为8的材料，其他的是空气。
照理来说，这种材料是不可以完全阻挡电磁波传播的，但是如果它排成这种周期结构，在某些频率下，它就可以禁止电磁波传播。所以就可以用来束缚电磁波，做成波导：

有人问这东西有什么用，波导不是可以用金属来做吗。但是在光频道，金属就不再是金属了，它们变成了普通的介质。所以光子晶体具有做光器件的潜力。它还可以做成三维的，就变成了类似光纤的东西。注意它跟光纤不一样，光子晶体是在亚波长尺度调控光波。

众所周知，水在100℃时会沸腾，在0摄氏度时会结冰。在标准大气压下，水最多就只能加热到100摄氏，达到该温度后，无论再怎么加热其温度都无法再上升。如果想要让水的沸点提高，那么就只能通过改变大气压强来改变沸点了。那么，大家是否想过，如果水被加热到了100℃以上，水会发生什么变化呢？科学家做出实验，结果让人意外！

要知道的是，在标准大气压下，水的沸点是100℃。如果水被加热到了100℃，并且持续加热的话，水的温度并不会提高，而水也会慢慢变成水蒸气。据了解，有科学家曾做过一个非常有意思的实验，那就是将水加热到105℃。那么，水加热到105℃时会发生什么呢？

科学家们为了保证水分子的稳定性，特意使用了一种名叫纳米管的材料，这是一种极为昂贵的新型材料，有着极为优秀的导电和导热性。实验开始之后，科学家们将水放入了纳米管中，并且不断加热。当水的温度来到100℃时，水开始由液态变为气态，但是由于纳米管的密封性很强，所以水分并没有挥发。随后，科学家便开始调节压强，紧接着水的温度就上升到了105℃。让人意外的是，水的温度达到105℃后居然“结冰”了。

科学家们认为，水的温度达到105℃后，这些水由于无法从液态转化为气态，其内部的能量得到无法释放，所以才会结成“冰”。当然了，这种“冰”并不是我们所熟知的“冰”，它只是一种结晶体罢了，毕竟它可是在105℃形成的，它和零摄氏度以下所形成的冰还是有很大差距的。

对此，你有什么看法呢？

水的温度达到105℃后，这些水由于无法从液态转化为气态，其内部的能量得到无法释放，所以才会结成“冰”。这种“冰”并不是我们所熟知的“冰”，它是一种结晶体，毕竟它可是在105℃形成的，它和零摄氏度以下所形成的冰还是有很大差距的。利用水的这一特性，科学家可以在航天等领域使用不同直径的碳纳米管，增加航天发射的安全性。

科学家们认为，水直接加热到105℃后，由于无法快速从液态转化为气态，将内部的能量释放，所以才会结成“冰”。这种“冰”并不是我们所熟知的“冰”，它是另一种水的结晶体，和零摄氏度以下所形成的冰还是有很大差距的。

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渭南市14736857586： 水加热超过105度会结冰,实验结果到底怎么样? - ？
闾独普拉： 水这种物质在不同的温度下,它的形态是可以不断改变的,在低于零度之后水就会结冰,在高于100度之后,它就会变成水蒸气,在这个区间内水是以液态的形态而存在的,当然我们所说的水加热到100度的时候会变成水蒸气,它的形成有一个...

渭南市14736857586： 为什么水在105℃的时候,不沸腾反而结冰 - ？
闾独普拉： 并最终形成了絮状的雪花.这一比喻并非夸张,要知道,刚降落的雪能够反射95%的光线!正因为如此,刚下的雪才会显得如此洁白.虽然一个晶体的表面因为反光弱而显得透明,但多个晶体的反光则会使雪花几乎变成“镜子”,这种凝集过程...

渭南市14736857586： 为什么热水比冷水更容易结冰?将一杯100摄氏度的开水和一杯常温的 ？
闾独普拉： 事实上,在一般实验条件下,热水会比冷水更快结冰.这种现象违反直觉,甚至连很多科学家也感到惊讶.但它的确是真的,曾在很多实验观察和研究过.虽然在经过亚里...

渭南市14736857586： 为什么温度高的水先结冰 - ？
闾独普拉： 此现象也被称为“姆潘巴现象”.这一现象实际上与水中的溶解物有关.水在加热过程中,一些通常会使水变“硬”的溶解物,主要是碳酸钙和碳酸镁等碳酸盐,会被“驱逐”出来形成固体沉淀,这就是日常生活中常见的附在水壶内壁上的水垢.未经加热的水中仍含有这些溶解物,在水结冰过程中随着冰晶的形成,尚未结冰的水中这些物质的浓度会进一步升高,甚至可达正常水平时的50倍.这种情况会降低水的冰点,这也就减缓了冷水结冰的速度.这一原理就如同下雪后向路面撒盐防止结冰一样.姆潘巴在牛奶中加糖实际上是使水变得“更硬”,进一步扩大了只含少量碳酸盐的热牛奶与富含碳酸盐的冷牛奶之间结冰速度的差距.

渭南市14736857586： 为什么100度的水比50度的水先结冰 - ？
闾独普拉： 100摄氏度的水比50摄氏度的水内能大,水分子的运动速度大,更容易通过蒸发向外释放热量,同时自身的质量减少,所以质量相同的 100摄氏度的水比50摄氏度的水,在相同的环境下100摄氏度的水先结冰.

渭南市14736857586： 为什么热水先结冰 - ？
闾独普拉： 一、姆佩巴效应 人们通常都会认为,一杯冷水和一杯热水同时放入冰箱时,冷水结冰快.事实并非如此.1963年的一天,在地处非洲热带的坦桑尼亚一所中学里,一群学生想做一点冰冻食品降温.一个名叫埃拉斯托·姆佩巴的学生在热牛奶里...

渭南市14736857586： 为什么100℃的水比35℃的水结冰要快 - ？
闾独普拉： 原因1:因为100°的水是沸水,在煮沸过程中水中的大量的离子以沉淀物的形式产生沉淀,虽然说量很少,但是这就像一次净水的过程.而我们知道,盐水的冰点要比纯净水低是因为盐水中的离子浓度高的缘故,同理可知沸水的凝固点高于未煮沸的水的凝固点. 原因2:根据热交换原理,温度差越大,热量交换速度越快,所以,如果室外温度不变,热水的降温速度更快.这个降温过程是属于一个由快到慢的过程. 所以说100°的水应该先结冰,这种说法是有科学依据的.另外冰箱温度越低,两者结冰的时间差越大. 希望你满意我的答案,祝你开心!

渭南市14736857586： 快要烧开的热水突然结冰了,请问这是为什么 - ？
闾独普拉： 你好,你的想像力很丰富的,水结冰需要0度以下才行,在加热中的水由于温度上升,是不会突然下降只冰点温度的,你的这种想法现在很难实现,不过在将来随着科技的发展肯定会有类似的研究出现的.希望对你有帮助,请采纳谢谢.

渭南市14736857586： 为什么开水比冷水更快结冰? - ？
闾独普拉： 姆潘巴现象,这是很早的一个发现了 水的熔点受很多因素影响,比如气压、震动、溶解物质等,但是根据现在技术严谨实验论证,其实还是冷水先结冰,开水比冷水更快结冰的事实不存在

渭南市14736857586： 为什么开水结冰时间比凉水要快? ？
闾独普拉： 和以下两项因素有关: 1、温度高引起高速的蒸发; 2、温度高引起的黏度降低. 当水泼出去后,水在地面覆盖成一层薄的水层,这时候结冰的速度与水的总质量并没有关...