1、水的冰点是0度,就是说当水的温度下降到了0度的时候,就要开始结冰了;要知道,这里有个前提,就是所说的水是纯净水,是不含任何杂质的水,例如蒸馏水。
2、要是水中含有可溶性杂质的话,水的冰点就不是0度了,而是低于0度,例如,海水中含有大量的盐分(氯化钙、氯化镁等),那么海水的冰点就在0度以下,所以在北方那天寒地冻的冬季里,有时海水虽然没有结冰,但它的温度却在0度以下。
3、河水属于淡水,含可溶性杂质很少,所以其冰点基本上是0度。这里要注意,所谓“冰点”系指水的结冰温度,而不是指气温,因为要使水的温度达到0度,气温一定要在0度以下。这就是我们所经历的,当气温已经下降到0下几度是时候,河水还是没有结冰。这就是因为气温虽然低于0度,但河水还没有降到0度,只有持续低温,一直到河水的温度降到0度的时候,河水才开始结冰。
在标准大气压下,水结冰的温度是0℃,水沸腾的温度是100℃。沸腾是指液体受热超过其饱和温度时,在液体内部和表面同时发生剧烈汽化的现象。液体沸腾的温度叫沸点。不同液体的沸点不同。即使同一液体,它的沸点也要随外界的大气压强的改变而改变。水在零摄氏度以下由液态凝聚为固体状态,称其为结冰。
温度高时水分子动能大而无法牢固产生氢键,分子间以尽可能小的进行杂乱无章的排列。温度降低后(低于4度),越来越少的分子动能不足以打破产生的氢键,而氢键有一定键长,所以4度以后固定的氢键越来越多。当0度时所有的分子都被固定在一定区域内,氢键使分子彼此保持一段距离,即为结冰。水结冰体积增加1/10,所以相同质量的水和冰的体积比为10:11。
正常情况下,水结冰的温度是0度,但在地球上,由于由于温度通常在0到100摄氏度之间,因此水才可能以液态形式存在。所以要是水结冰,温度至少要降到零下87度。
当温度降至负55度时,水的分子结构就必须开始发生变化了。分子会开始形成四面体的形状,每个水分子会松散地跟另外四个分子相结合。这就形成了水的另一种状态:“冰水中间态”,虽然它还不具备冰的全部性质,但是那种状态下的水已经不能称之为水了。
热水比冷水结冰快。这种现象是姆潘巴现象(Mupainmubar effect),又名姆佩姆巴效应,指在同等体积、同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。
对于姆佩巴效应一般会分别考虑这四个因素:
1、蒸发——在热水冷却到冷水的初温的过程中,热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少,令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰。
2、溶解气体——热水比冷水能够留住较少溶解气体,随着沸腾,大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流(因而较易冷却),或减少单位质量的水结冰所需的热量,或者改变沸点。
3、对流——由于冷却,水会形成对流,和不均匀的温度分布。温度上升,水的密度就会下降,所以水的表面比水底部热—叫“热顶”。如果水主要透过表面失热,那么,“热顶”的水失热会比温度均匀的快。
4、周围的事物——两杯水的最后的一个分别,与它们自己无关,而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式,改变它周围的环境,从而影响到冷却过程。