水结冰需要多少度?

Question

如题所述

Answer 1

水在正常大气压力下的冰点是0摄氏度。然而，要使水开始结冰，温度必须降到零下87.8度。当温度进一步降至负55度时，水分子的结构开始出现变化，形成接近冰的四面体结构，这时的水已经处于冰水中间态，虽然它不完全具备冰的特性，但已经不再是传统意义上的液态水了。这种状态下的水，由于分子间结合方式的差异，与我们常见的液态水有本质的不同。
在负55度时，水虽然仍然保持液态，但它的存在时间极短，超出了现代仪器的检测范围。水的这种特性，即在冰点以下维持液态的能力，是由于其分子性质与其他液体有显著的区别。例如，冰能够浮在水面上，而其他物质在凝固时通常会沉入液相中。
要使纯净水在该温度下形成冰种，需要改变其液体结构。冷却水时，其结构逐渐接近冰的结构，导致密度降低，从而冰晶形成的速率加快。水的密度随温度变化的特性，主要由分子间的氢键作用决定。在0到3.982摄氏度之间，水表现出热缩冷涨的性质，密度随温度升高而增加。在3.982摄氏度时，水的密度达到最大，因为此时水分子多以（H₂O）2的形式存在，占据的空间相对较小。
综上所述，水的密度和分子结构随温度变化的规律，以及它在负温下维持液态的独特性质，都是由其分子间的相互作用决定的。