冷冻水
最新答案：2007年10月22日
问：
我想知道水如何冷冻以及添加溶剂/溶质如何影响冻结过程。
-Angie（14岁）
JHS，纽约，纽约
-Angie（14岁）
JHS，纽约，纽约
A：
嗨，安吉，
冷冻水是相变的一个例子 - 温度或压力改变时物质物理特性的变化。相变经常伴随着热能的吸收或释放。
水分子具有电偶极矩 - 氧原子比氢原子负电荷更负电，并且分子的形状弯曲，氢原子的氧原子不太在氧气的相对侧。这意味着水分子静电强烈吸引（相反的电荷相互吸引）。如果分子没有太多随机运动（也就是说，水不太热），那么分子更喜欢以有序的方式对齐，而一个分子的正呈呈正电荷的一部分是负面的- 另一个分子的充电部分，依此类推，将其固定在刚性晶体中。如果分子具有更多的热能，它们会摇晃并摆脱邻居。他们仍然喜欢彼此坚持，但是由于他们在移动太多，他们不断改变邻居并互相反弹。这是液相。
冰实际上不如液态水对称。在液态状态下，所有方向都相同，并且液体中的所有位置都具有与所有其他地方相同的特性。与冰相关 - 晶体指向长范围的确定方向（例如，您仍然需要一个显微镜才能很好地看到它们以供雪花降雪，但是与液态水中的分子尺度随机性相比，晶体仍然很大）。物质的冻结过渡涉及其空间对称性的减少，或者在其他方面说，分子的排列方式增加了。
当水冻结时，分子将它们的能量放在环境中（通过传导或辐射，当然可以通过对流帮助宏观尺度），并放慢脚步。它们开始彼此坚持，并且随着永久键形的形式，释放了额外的能量（将分子拆开需要能量，当您让它们彼此粘住时，您就会恢复能量）。冻结时，释放的能量量为每克水的80卡路里。
关于水的一件奇怪的事情：温度接近冰点的液态水实际上比冰更致密，因为这样的事实是，由于分子的形状，水分子的结晶排列不是最接近的包装。你可以 。我想它也朝着相反的方向发展 - 一旦压力消失，水可能会重新冻结。但是，当然，与往常一样，当冰融化并在重新冻结时去除时，必须添加每克80卡路里的卡路里。
如果您将某些东西溶解在水中，则溶液的冰点将低于单独的水。。这样做的原因是，盐实际上是溶液中的钠和氯离子，即“妨碍”水制造出良好，有序晶体的能力，因此，当冰晶形成冰晶时，几乎所有的盐就会留下在液体中。这意味着冻结水不仅将水分子排成一列，而且还限制了盐离子四处移动的房间。这使得很难冻结。水中的其他添加也将产生类似的作用。例如，您可以尝试使用糖实验，以了解浓度如何影响水的冰点。有些物质不会溶于水（例如油），并且不会对冰点产生影响，尽管在水面上的油涂层可能会影响热热流入和流出的速度水容器。
汤姆（+MW）
冷冻水是相变的一个例子 - 温度或压力改变时物质物理特性的变化。相变经常伴随着热能的吸收或释放。
水分子具有电偶极矩 - 氧原子比氢原子负电荷更负电，并且分子的形状弯曲，氢原子的氧原子不太在氧气的相对侧。这意味着水分子静电强烈吸引（相反的电荷相互吸引）。如果分子没有太多随机运动（也就是说，水不太热），那么分子更喜欢以有序的方式对齐，而一个分子的正呈呈正电荷的一部分是负面的- 另一个分子的充电部分，依此类推，将其固定在刚性晶体中。如果分子具有更多的热能，它们会摇晃并摆脱邻居。他们仍然喜欢彼此坚持，但是由于他们在移动太多，他们不断改变邻居并互相反弹。这是液相。
冰实际上不如液态水对称。在液态状态下，所有方向都相同，并且液体中的所有位置都具有与所有其他地方相同的特性。与冰相关 - 晶体指向长范围的确定方向（例如，您仍然需要一个显微镜才能很好地看到它们以供雪花降雪，但是与液态水中的分子尺度随机性相比，晶体仍然很大）。物质的冻结过渡涉及其空间对称性的减少，或者在其他方面说，分子的排列方式增加了。
当水冻结时，分子将它们的能量放在环境中（通过传导或辐射，当然可以通过对流帮助宏观尺度），并放慢脚步。它们开始彼此坚持，并且随着永久键形的形式，释放了额外的能量（将分子拆开需要能量，当您让它们彼此粘住时，您就会恢复能量）。冻结时，释放的能量量为每克水的80卡路里。
关于水的一件奇怪的事情：温度接近冰点的液态水实际上比冰更致密，因为这样的事实是，由于分子的形状，水分子的结晶排列不是最接近的包装。你可以 。我想它也朝着相反的方向发展 - 一旦压力消失，水可能会重新冻结。但是，当然，与往常一样，当冰融化并在重新冻结时去除时，必须添加每克80卡路里的卡路里。
如果您将某些东西溶解在水中，则溶液的冰点将低于单独的水。。这样做的原因是，盐实际上是溶液中的钠和氯离子，即“妨碍”水制造出良好，有序晶体的能力，因此，当冰晶形成冰晶时，几乎所有的盐就会留下在液体中。这意味着冻结水不仅将水分子排成一列，而且还限制了盐离子四处移动的房间。这使得很难冻结。水中的其他添加也将产生类似的作用。例如，您可以尝试使用糖实验，以了解浓度如何影响水的冰点。有些物质不会溶于水（例如油），并且不会对冰点产生影响，尽管在水面上的油涂层可能会影响热热流入和流出的速度水容器。
汤姆（+MW）
（发表于2007年10月22日）
后续＃1：冻结能量变化？
问：
冻水是能量的变化吗？如果是变化，那是吗？
- 匿名的
澳大利亚
- 匿名的
澳大利亚
A：
当水冻结在水分子之间相互作用的势能时，能量的变化很大。在冰中，分子安排以降低这种能量的方式接触。在液体中，排列不太规律，能量不会降低太多。
迈克·W。
冻结是分子的排序或结构的变化。冰晶的空间对称性较少（在空间中定义了特定的晶轴）（每个方向都与其他方向一样好）。与这种过渡有关的能量 - 每克冰需要80卡路里才能在普通压力下0C融化冰，并且在冷冻过程中释放了每克每克水的80卡路里。
汤姆
迈克·W。
冻结是分子的排序或结构的变化。冰晶的空间对称性较少（在空间中定义了特定的晶轴）（每个方向都与其他方向一样好）。与这种过渡有关的能量 - 每克冰需要80卡路里才能在普通压力下0C融化冰，并且在冷冻过程中释放了每克每克水的80卡路里。
汤姆
（发表于2007年10月22日）
后续＃2：冷冻香水
问：
混合水，酒精和香气后冷冻香水时会发生什么。-4度以-4度的冷却如何帮助不同的物质混合在一起
- 阿里·阿什哈德（61岁）
阿联酋沙迦
- 阿里·阿什哈德（61岁）
阿联酋沙迦
A：
如果您将其中的一些有机溶质冻结了酒精水混合物，则形成的冰几乎是纯水。该香料应集中在液体中，其酒精浓度将比起始溶液高。
冷却“帮助不同的物质混合在一起”是不寻常的。从其他一些站点来看，似乎使用冷却来获取一些杂质，以形成可以过滤掉的簇。实际上，它将有助于分离不同的物质。但是，我不熟悉此过程的细节。
迈克·W。
冷却“帮助不同的物质混合在一起”是不寻常的。从其他一些站点来看，似乎使用冷却来获取一些杂质，以形成可以过滤掉的簇。实际上，它将有助于分离不同的物质。但是，我不熟悉此过程的细节。
迈克·W。
（于2012年7月7日发布）