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水的最詭異科學現象

水,分子式H2O,我們生命中的每一天都需要它來維持,把它稱作生命之源一點都不誇張。但是看似非常簡單的物質,它有很多怪異的現象,到現在為止,科學家還無法給出合理的解釋。下面是7個最奇怪的現象:


1、熱水比冷水更容易結冰

兩杯體積的水,一冷一熱,放入同一個冰箱中,首先結冰的會是那杯熱水,為什麼?最早關注這個問題的是一名高中生,那是在1963年,坦尚尼亞的一名高中生Mpemba發現,自己的熱牛奶比常溫牛奶更容易在冰箱裡結冰而製成冰淇淋,他想不明白,於是請教自己的老師,但是老師用不相信的嘲諷口氣說:這現象是Mpemba物理,而並非我們宇宙的常識物理。還好Mpemba沒有放棄,他說服了一位物理學專家做這個實驗,並最終證明了這個現象確實存在。然後經過一番周折,這種現象最終被證明為Mpemba現象。

科學家對這種現象作出的最終解釋是:過冷現象(後面有解釋),蒸發,對流等等原因造成這個結果,有一點可以肯定,熱水在開始結冰時的溫度確實是高於冷水結冰時的溫度的,但是形成最終的冰凍狀態,冷水所耗時間小於熱水。


2、「過冷現象」和「瞬間結冰」

我們知道水在0攝氏度時開始結冰,但並不是所有的時候都是這樣,即使溫度已經低於冰點,有些情況下水仍然不結冰,當然,大氣壓為標準大氣壓。

造成這個現象的原因是,水要結冰需要先在水中任意一個區域內形成至少一個小冰"核"(nucleus),在這個核的基礎上才能開始正式結晶(水分子包圍著這個核開始結晶成冰)。如果沒有這個核,就好像結冰這個過程的開關沒有被打開,水只好繼續降溫。這時如果外界給一個刺激,誰就好像打開一個開關一樣,瞬間結冰,那過程相當有趣。

3、玻璃水

有人問你:水有幾種狀態?你一定會回答:3種。但是這答案是不準確的,水在液體時有5種不同狀態,固體時有14種不同狀態。剛才說到的過冷現象,是純淨的水低於冰點時仍不結冰,但是,即使最純淨的水,低於-38攝氏度時也會結冰,而繼續冷凍會出現什麼現象呢?當溫度低於負120攝氏度時,冰會變得不那麼堅硬,而是一種黏稠的固體,低於負135攝氏度時,它會變成一種無結晶狀態的「玻璃水」。

4、分子成分

1995年的一次中子試驗讓人至今百思不得其解:用中子轟擊水分子,得到的氫質子要比理論值少25%,也就是說,水分子式不是H2O,而是H1.5O,這……你聽說過半個質子嗎?

5、水有記憶嗎?

某種醫學療法中,需要把藥品稀釋的倍數是天王數字,溶劑太多,用統計學計算,一劑最終藥品溶液中甚至不會有一個藥品分子,但是這劑藥品確實有藥效,這是怎麼回事呢?科學家給出一種似是而非的說法:「水的記憶」現象,水分子會「記得」藥品最初溶解到水中的狀態,即使稀釋N倍。也有很多科學家認為這種現象太飄渺,並通過試驗試圖證明它的錯誤,但是到目前為止,貌似還沒有絕對的定論。

6、「冰釘」的形成

這個可不像冰錐那樣倒掛在屋檐上,而是蒸餾水在結冰過程中形成的一根根朝上的「冰釘」。其形成原因是,當冰盒中的純水開始凝固時,邊緣的首先形成冰,這樣慢慢的就會形成一個中央有洞的冰層,當水在洞周圍開始凝結時,由於冰層下的水凝結時被限制膨脹,所以洞中的水會被迫開始沿洞向上凝結,並慢慢形成一個中空且有水的冰釘。

7、沸水變雪球

在零下空氣中,把滾燙的沸水扔出去,它會馬上變成一個雪球。

責任編輯: zhongkang  來源:環球科學 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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