Question

水结冰的条件

Answer 1

高于0度～为水
低于0度～为冰
处于0度～为冰水混合物！
当温度刚好达到0度！水还没有被冻结！所以有0度的水！
当温度快要低于0度！水已经被冻结！所以为0度的冰！
这里水都是指纯水！

沸水立马变雪花

有谁见过沸水立马结冰的景象？竟有研究者在零下34℃的天气里，把还在沸腾的水泼出去，你能想像那是怎样的一番景象吗？

如果把一杯4℃左右的水泼出去，水滴安静地在空中飞过一个弧线，落地时传来水滴砸地的声音，若用手在水滴落地的地方接一下，会感觉较小的水滴已经结成了冰粒，较大的水滴外面结冰了，内部还是液体的。

而沸水泼出去则是另一番壮观的景象，只听一阵爆裂声，沸水在空中消失了，化成了一团云雾，继而变成大小不同的片片雪花落下来。

有人用摄像机专程跟踪过这个过程，沸水在泼出去的时候，水滴表面会马上出现冰晶，但水滴内部却还是沸腾的，内部的沸腾气泡则会把外层冰晶爆开，从而水滴被炸成了许多细密的小水滴，细密的小水滴也会重复上述外层结冰，继而爆开的过程，于是一杯沸水很快就炸成了一团由非常细密的冰晶组成的云雾，云雾中的冰晶很多会聚在一起，形成大小不一的雪花飘荡下来。

雪花犹如磨盘大

我们形容雪花较大时，往往用“鹅毛大雪”这个词；其实根据一些记载，有些地区下的雪应该用“碗盘大雪”来形容，一片雪花直径5厘米以上；而吉尼斯世界纪录上则是“磨盘大雪”！雪花直径达38厘米！

雪花竟然会有这么大？也许我们一生中都不会见到这么大的雪花，不过在沿海地区的冬天见过巨大雪花的人还是很多的。据他们描述，巨大的雪花从天而降的时候，那景象就像是天空飘下一个个碟子或盘子，盘子摇摇摆摆，却不会翻转过来，刚一落地就融化了。雪花在下降过程中，受空气阻力和重力作用，四周在气流流动下会上翘，中央部位则有些向下凹，还真的像是个盘子。

让人想不到的是巨型雪花下落的速度竟然比普通的小雪花要大，是小雪花落地速度的两倍左右。这可能是因为巨型雪花形成的云层要比普通雪花高；另外，巨型雪花四周上翘，相对来说减小了下落时的阻力；还有，在小雪花受风的影响打旋飞舞的时候，巨型雪花受风的影响不大。

为什么会有这么大的雪花形成？科学家认为，巨型雪花形成的地区一般是沿海温暖湿润的地区，即使在冬天，温度也不是很低，往往地面温度还会高于0℃，只是高空温度稍低于0℃，这有利于水分子们逐个拼接在一起形成雪花。而且巨型雪花形成时，还有较温暖的气流上升，把水汽送往5千米的高空。根据下落的速度推算，巨型雪花正是来自大约5千米高的高空。对于巨型雪花的形成，科学家还没有完全弄清楚，也许将来，每个能够降雪的温寒带地区，都可以看到人工降下的磨盘大的雪花。

冰用小笼子藏娇

水结成冰体积会增大，不是水分子牵手不够紧密，而是水分子排列成了规则的六角形小笼子，这小笼子是很占据空间的。然而正是这小笼子，引来了一种独特的冰。

在海底和极地地区，科学家早就发现了一种看上去与一般的冰没有什么区别的冰，但这种冰却能够剧烈燃烧，可以作为燃料！因此它被叫做“可燃冰”。经研究，可燃冰就是甲烷等天然气分子钻到了冰的小笼子里形成的一种水合物。在那高压低温的环境里，冰用自己的小笼子保护着甲烷等分子。当温度适宜，或压力不是很大的时候，冰还会打开笼子的门，让甲烷自由跑出来。据说海洋中的一些危险地带就是因为海底的可燃冰时常释放小笼子内的甲烷等气体，气体在上升过程中会形成气液混合物，其密度比周围的水流小得多，行经船只遇到这种海域，就会突然下陷，好像是被急流漩涡吞噬。

藏在小笼子内的甲烷遇到火，也会燃烧起来，因此导致冰也变成了好像可以燃烧的了。目前科学家正研究如何用冰的小笼子藏点别的好东西。

Answer 2

水结冰是一个放热过程。
水结冰的条件：
①要使水的温度降到水的凝固点0℃；
②在降到凝固点的温度后水要能够继续放热。
因此，要使水结冰，必须把水放在0℃以下的环境中，才能同时满足上述两个条件。
例如，冬天把一杯10℃的水放到－10℃的室外，水放热后温度降低到0℃；由于室外温度低于0℃，0℃的水继续放热就会结冰。
10℃的水放在0℃的室外是不能结冰的。因为10摄氏度的水降到0℃之后跟室外温度相同，就不能继续放热了。

Answer 3

水结冰需要温度小于等于0摄氏度。在水中有冻结核，有了冻结核，乱动着的水分子才能按冰的晶体结构排列起来。还需要水中含有一些小微粒，作为水分子刚开始结冰时的附着物，水中含有的这种小微粒又叫晶核。

水结冰其实是一种结晶的现象，在水结成冰时，水分子的运动不能破坏氢键，氢键起主要作用，它把水分子结起来形成有规则的空间结构结构，在一个晶格中，四个氢原子在正四面体的顶点上，一个氧原子位于四面体的中心。这样，使分子间的空隙变大且保持一定，因此水结成冰时体积变大。而在水中分子运动既能破坏水分子之间的氢键束缚而又不使分子作剧烈运动导致分子间频繁碰撞，各分子间可发生相对滑动而相互交错，这样就会互相填补空隙，因而体积变大。

Answer 4

水是如何变成冰的？众所周知，当温度降低至0℃时，水就会变成冰。水是液体，而冰是固体。从宏观上看，水变成冰是受到温度的影响，但是从微观上看，液体转变为固体的那一瞬间所需要的条件可不少。因此尽管水变成冰是日常生活中最常见的现象，但这也是困扰了科学家们很长时间的现象。



早在一百多年以前，美国物理学家约西亚·吉布斯（Josiah Gibbs）提出了液体与固体转换的成核理论。吉布斯认为，在水冰转换的过程中，由于水受温度的影响变冷形成冰核微粒，当冰核微粒的大小超过了液体水的大小，那么水就在这一瞬间转换成了冰。然而受科学技术的影响，并且在水冰转换的过程中存在许多偶然性，吉布斯的理论并没有充分的实践证据来证明。



近日《Nature》上的一篇文章终于解开了水结成冰那一瞬间的谜题。来自中国国家科学院研究所、中国科学院大学和河北工业大学的研究团队利用氧化石墨烯纳米片模拟冰核颗粒，用固定尺寸的石墨烯纳米片探测冰核颗粒的大小，并从中得到了水和冰转换瞬间的“临界冰核”的尺寸。



这是人类首次通过实验证实了在水和冰转换瞬间冰核颗粒的存在，还从中得到了冰核的具体尺寸，通过冰核颗粒的体积，结合水和冰转换过程中的温度变化，学者们得出了临界冰核与不同温度之间所存在的关系。



水变成冰，看似是一个简单的过程，但在微观世界中，这是一个非常复杂的过程，以至于它整整困扰了人类一百多年。如今，这个历经一个世纪的谜团被由中国科学家组成的研究团队所解开，这对于中国的科学研究发展而言，这无疑是一个不小的成就。解开冰核颗粒的谜团，也有助于人们更加了解在微观世界中微观物质的变化。



这一微观物质的变化在微观机制的研究中一直是研究的重点和难点。如今科学家们解开了水结成冰瞬间的谜团，那么在未来，这项技术将掌控在人类科学家的手中，科学家也能够运用这项技术在医学和药品制作上，够通过控制冰晶的形成，利用温度来保存细胞组织和控制细胞组织的活跃度，也能够用它来改善食物的储存时间和保鲜度。



由此看来，这次中国科学家解开的不仅是水结成冰这一简单的过程，还解开了微观机制中物质状态和温度之间关系的谜团。

Answer 5

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.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.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；
这是为什么呢?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.