水如果在真空中會先沸騰後結冰的神奇現象

2021-01-08 金碩物理化學

原理:水在真空中會先沸騰是因為氣壓低於當時水溫的飽和蒸氣壓,持續的沸騰會使水的溫度降低到它的凝固點,最後凍結成冰。

抽真空過程就是氣壓下降的過程,造成水的蒸發速度加快,部分液態水轉化成氣態水,如果轉化成氣態水的過程太猛烈,水會先沸騰,汽化過程會吸收大量熱量,使得容器裡溫度快速下降,當降至0℃以下時,液態水結冰。

水在真空中會先沸騰後結冰 氣壓低沸點就低,然後結冰(因為沸騰帶走了內能),結冰的時間取決於水的多少。

從 10^(5) Pa抽到 10^(3) Pa的過程中,水的凝固點會從 0℃升高到 0.01℃,之後才開始下降。

水的相圖

下面來看這個實驗:

接一杯水(注意此時水大於 50 mL)

2. 罩上抽氣(裡面的蓋子只是防止水濺出來而已,是通氣的)

3. 使勁抽真空(大概抽到了 10^(3) Pa 的樣子)

4. 觀察到水沸騰了

5. 幾分鐘後沸騰停止(注意此時水的體積小於 50 mL了,減少的內能把一部分水變成了水蒸氣)

6. 水開始慢慢結冰了

7. 開蓋,倒出來看看,真的是冰

如果繼續抽真空中還能發生冰的升華(因為從相圖上看,低壓下是不經過液相的)。

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