水結冰的過程叫“凝固”。
凝固是指在溫度降低時,物質由液態變為固態的過程,物質凝固時的溫度稱為凝固點。已知的液體幾乎都可以在低溫時凝固成為固體。
許多液體在凝固時會結晶,形成晶體的固體。結晶的過程是一階的熱力學相變化,在液態固態共存的期間,系統的平衡溫度不變,等於凝固點。結晶主要包括二個現象:成核和晶體生長。成核是指分子開始聚集形成晶核,在奈米尺度以已定義的週期形式排列,其排列方式決定了晶體結構。晶體生長就是晶體持續的變大,最後到達晶核的臨界大小。
水結冰的過程叫“凝固”。
凝固是指在溫度降低時,物質由液態變為固態的過程,物質凝固時的溫度稱為凝固點。已知的液體幾乎都可以在低溫時凝固成為固體。
許多液體在凝固時會結晶,形成晶體的固體。結晶的過程是一階的熱力學相變化,在液態固態共存的期間,系統的平衡溫度不變,等於凝固點。結晶主要包括二個現象:成核和晶體生長。成核是指分子開始聚集形成晶核,在奈米尺度以已定義的週期形式排列,其排列方式決定了晶體結構。晶體生長就是晶體持續的變大,最後到達晶核的臨界大小。
汽化
汽化是指物質從液態變為氣態的物理過程。蒸發和沸騰是物質汽化的兩種形式。汽化熱隨溫度升高而減小,因為在較高溫度下液體分子具有較大動能,液相與氣相差別減小。汽化分子越來越多的同時,發生部分蒸氣分子重新凝結為液體的逆過程,凝結分子的數目與蒸氣分子數目成正比,故在溫度恆定的密閉容器中,經過一定的時間必將建立起一種平衡狀態,此時單位時間裡離開液體的汽化分子數目等於凝結分子的數目,無論液體還是蒸氣的量保持恆定不變。
1、水結冰有兩種方法,一種是改變壓強,另一種是改變溫度。
2、水結冰的三個條件
(1)水結冰需要溫度小於等於0攝氏度。在水中有凍結核,有了凍結核,亂動著的水分子才能按冰的晶體結構排列起來。還需要水中含有一些小微粒,作為水分子剛開始結冰時的附著物,水中含有的這種小微粒又叫晶核。
首先,水溶液裡需要有晶核的存在,通常是溶液中的雜質或缺陷等(這點很重要!)。然後在適合的溫度下,溶液分子就會逐漸依附到晶核表面,呈線性、平面或輻射狀向周圍擴散開來,最後才長成大的結晶體/結冰。
(2)水結冰其實是一種結晶的現象,在水結成冰時,水分子的運動不能破壞氫鍵,氫鍵起主要作用,它把水分子結起來形成有規則的空間結構結構,在一個晶格中,四個氫原子在正四面體的頂點上,一個氧原子位於四面體的中心。這樣,使分子間的空隙變大且保持一定,因此水結成冰時體積變大。
(3)而在水中分子運動既能破壞水分子之間的氫鍵束縛而又不使分子作劇烈運動導致分子間頻繁碰撞,各分子間可發生相對滑動而相互交錯,這樣就會互相填補空隙,因而體積變大。