点水成冰是一个常见现象,其原理是什么?

作者&投稿:岛吴 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
点水成冰是一个常见现象,其原理是什么?~

点水成冰是一个常见的现象,这种现象是可以通过实验来进行复制的,以此来不断的重现,而能够实现点水成冰现象的出现是由于过饱和溶液因不稳定性而产生的。
一、点水成冰的原理点水成冰的出现是由于过饱和溶液因不稳定性而产生的。醋酸钠的热饱和溶液在不受扰动下冷却,结晶作用往往不会发生。这种溶液称为过饱和溶液,是一种介稳体系,本身虽然是不稳定体系,但是尚能存在。当搅动此溶液或加入溶质的“籽晶”,即能析出过量溶质的结晶。

二、点水成冰现象的反复重现实验步骤首先准备仪器与材料。然后溶解醋酸钠晶体,在250毫升烧杯中放入醋酸钠晶体(NaAc·3H2O)60克并注入蒸馏水40毫升,然后通过水浴加热的方式直至晶体全部溶解,再持续几分钟后,取出盛有溶液的烧杯,静置冷却到室温。最后,点水成冰出现,用玻棒伸入溶液内轻轻摩擦一下杯壁或搅动一下溶液或向溶液内投入一粒醋酸钠晶体作为“籽晶”,顿时溶液内会析出针状结晶,并迅速遍及整个烧杯底部,好像结成了“冰块”的样子。

三、实验中注意事项溶液在冷却过程中,切记不能受震动或粘上灰尘!而且醋酸钠用后要进行回收。在实验的所用材料上,如用硝酸钠、硫酸钠晶体(NaSO4·10H2O)都是可以进行同样的实验。如果直接用硫代硫酸钠(俗称海波:Na2S2O3·5H2O)进行实验时,要小心加热,利用其结晶水溶解制成过饱和溶液,实验现象将会更加明显。
总之,点水成冰的现象得以重复出现是由于发现了过饱和的溶液因其不稳定性,当搅动此溶液或加入溶质的“籽晶”,是可以形成新的结晶的,即能析出过量溶质的结晶。

点水成冰的出现是由于过饱和溶液因不稳定性而产生的。
醋酸钠的热饱和溶液在不受扰动下冷却,结晶作用往往不会发生。这种溶液称为过饱和溶液,是一种介稳体系,本身虽然是不稳定体系,但是尚能存在。当搅动此溶液即能析出过量溶质的结晶。



注意事项:
水有三态,固液气,也被称为三相。
在一个标准大气压下,水在零度时从从液态向固态转变,在100摄氏度时,从液态向气态转变。在相变温度时,如果缓慢的加热或降温,水的温度可以保持恒定,直到全部转换成固态或气态。
但相变温度不是的,水的固态化或汽化,常常需要一点点杂质,否则就会形成过冷水或过热水,即过标准相变温度的水,但这时候水的状态是很不稳定的,因此被外界环境稍加碰触,就会变魔术般发生迅速转变。
但从液态变成气态和固态时,在相变温度时,它需要点杂质,才能发生相变。否则就需要进一步降温或者升温,才会发生相变。

“点水成冰”是一个很神奇的现象,这个现象的发生需要环境的相对温度很低,而且在水的要求上也是有限制的。像我们经常饮用的纯净水其实很难做到点水成冰的,因为水在结冰的时候是需要一些杂质的,也就是所谓的结晶核,有了这个前提,在再结合温度的调整,做到点水成冰的现象是很容易的。那么这个原理是什么呢?怎样用科学来解释这个现象? 
水有三态,固液气,也被称为三相。

  在一个标准大气压下,水在零度时从从液态向固态转变,在100摄氏度时,从液态向气态转变。在相变温度时,如果缓慢的加热或降温,水的温度可以保持恒定,直到全部转换成固态或气态。但相变温度不是绝对的,水的固态化或汽化,常常需要一点点杂质,否则就会形成过冷水或过热水,即超过标准相变温度的水,但这时候水的状态是很不稳定的,因此被外界环境稍加碰触,就会变魔术般发生迅速转变。

  但从液态变成气态和固态时,在相变温度时,它需要点杂质,才能发生相变。否则就需要进一步降温或者升温,才会发生相变。

  水结冰需要结晶核,即需要一点杂质。

  因此,纯净水可以冷却到零度以下,还保持液态,这种状态的水被称为过冷水,但这是一种很不稳定的状态,只要受到外力触碰,就能立刻结冰。当然如果继续在冷却,哪怕没有外界的触碰,它也同样会结冰。

  如果想要复制这个实验,那么有一个简单的实验步骤,一瓶普通的纯净水,放在大约零下18度的冰箱里,冷冻大约一个半小时,然后小心地拿出来。当然,为了一次性成功,建议多买几瓶水,在不同的时间的取出来进行尝试,找到适合你家冰箱的最合适冷冻时间。

  水的爆沸与微波炉

  与过冷相对应,水也能处于过热状态,液态水在常压下超过一百摄氏度但却没有沸腾,因为沸腾也需要一个气化核,如果水很纯净,缺乏汽化核,同样会发生过热,但同样的稍加触碰或继续加热,就会发生爆沸现象。但爆沸非常危险,不适合作演示。做化学实验时,常有加热步骤,为了防止液体的爆沸造成事故,常常会在液体中加入含有气泡的人造沸石或者碎瓷片,防止出现过热现象。

  用微波炉加热液体时就容易发生爆沸现象,这是使用微波炉需要特别小心的地方。过冷水通常不会伤到人,但爆沸就会发生烫伤事故了。最危险的事情,是用微波炉加热鸡蛋,不管是带壳的还是不带壳的,不带壳的鸡蛋,如果蛋黄保持完整非常危险,很容易过热,然后在取出时发生爆炸。我就被炸过一回,还好带着眼镜,不然后果难料!我从前只知道,带壳蛋不能放微波炉,谁知道去壳蛋也同样不应该进微波炉,网上说应该将蛋黄先戳破,再用微波炉就安全了。

“点水成冰”的原理是由于过饱和溶液因不稳定性而产生的。
醋酸钠的热饱和溶液在不受扰动下冷却,结晶作用往往不会发生。这种溶液称为过饱和溶液,是一种介稳体系,本身虽然是不稳定体系,但是尚能存在。当搅动此溶液或加入溶质的“籽晶”,即能析出过量溶质的结晶。

点水成冰的出现是由于过饱和溶液因不稳定性而产生的。醋酸钠的热饱和溶液在不受扰动下冷却,结晶作用往往不会发生。这种溶液称为过饱和溶液,是一种介稳体系,本身虽然是不稳定体系,但是尚能存在

有趣的科学小实验,点水成冰,这是什么原理!




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