本文基於回答網友這樣的問題:水在105攝氏度時會結冰,讓人大跌眼鏡,這是真的嗎?類似這樣的反物理現象還有哪些?

拒查,這個實驗是真的,但並非反物理現象,只不過是水在特殊條件下的一種相變形式。

水在特殊條件下冰點發生變化,並不稀奇。

我們都知道,水在0℃及以下時就會結冰,0℃以上時就是液態,100℃時就會氣化成水蒸氣。這只是水在1個大氣壓下的相變過程,如果脫離這個條件,水就會有很多特別的性質。所謂的105℃冰就是特殊條件下的水分子結晶而已。

網絡上充斥着這種冰來源的介紹,信手引用,就不囉嗦了:

科學家利用納米管會排斥水分子這一個理論,做了一個實驗:他們把水放進納米管,然後開始加熱,在加熱溫度升高的過程中,氣溫到達了100℃,因爲這些水是裝在納米管內的,所以這個溫度下水沒能揮發掉,經過再次加熱當水溫達到105℃時,水竟然結成了冰!科學家們都被這一現象驚呆了,因爲他們之前預想的結冰溫度是150℃,沒想到溫度達到105℃就結冰了。

這到底是什麼原理呢?原本水在100度時會轉化狀態,變爲氣態,向外蒸發掉,但在納米管中,因爲不能轉變爲氣態,能量無法向外釋放,那麼就只能向內釋放,形成結晶,所以與其說是結冰,不如說是結晶,冰晶僅溫度這一點就不滿足定義爲冰的條件!

因此嚴格意義上來說,這種冰不能夠真正的算作是冰,就是水在不同環境條件下發現的一個特殊性質而已,並不像題主說的那樣大驚小怪,有什麼眼鏡可跌的。

水在不同條件下,尤其不同壓強下相變多端。

比如在大氣壓強小於101.325kPa,也就是通常說的1個大氣壓時,水的沸點會不斷降低,冰點雖然變化不大,但在沸點降低的前提下,結冰的機制和難度也加大了。因此如果在太空將一杯水伸到飛船外的真空中,雖然溫度在零下一兩百度,甚至接近絕對零度,但水會很快沸騰昇華,結不成冰。

在高壓面前,水的冰點和沸點呈現出一些奇妙的特性。在2200個大氣壓強以下時,冰點是隨着壓強升高而降低的;而壓強大於2200個大氣壓以上時,水的冰點隨着壓力增大而增加,比如3530 個大氣壓力下,水的冰點爲-17℃;6380 個大氣壓下爲 0℃;16500 個大氣壓力下爲 60℃,而20670 個大氣壓力下,冰點則在76℃。壓力越高,呈現出的性質越奇葩。

神奇的“冰VII”就是水在高壓下的結晶。

科學家在1988年預言存在一種特殊冰,把它稱爲“冰VII”(讀作“冰七”),2018年,科學家們在從來自地球深處的鑽石中,發現了這種冰的真實存在。爲什麼會有這種冰存在呢?

原來這顆鑽石生成於地下600公里深處,那裏的溫度和壓強非常高,岩石裏殘留的水分在這種高溫高壓下凝聚成這種特殊冰,被形成的鑽石包裹起來。鑽石隨岩漿流向地面,冷卻後被固化的“冰七”就保留了下來。

大家不要以爲會有一大塊冰包裹在鑽石裏,那這個鑽石會有多大啊。其實是肉眼根本看不到這種冰的存在,是美國阿爾貢國家實驗室先進光子源同步粒子加速器的數據分析,才顯示出這種特殊冰的存在。實際上,所謂“冰七”很可能就是幾個水分子晶體而已。

科學實驗得到的“冰XVIII”,溫度高達2760℃!

那麼形成這種特殊冰到底需要一個什麼壓力和溫度呢?爲了弄清這個問題,英國羅切斯特大學激光能量實驗室的科學家們專門做了實驗,他們將薄薄的一層水壓在兩個金剛石之間,施加超過100萬個大氣壓,水迅速被壓成了“冰七”。

科學家們並未因此止步,隨後他們又用六束高能激光轟擊“冰七”,持續時間爲10~20納秒,激光產生的衝擊波達到400萬個大氣壓強,相當於地心壓力,溫度最高達到2760℃,約地心溫度的50%,在這種極端條件下,“冰七”被壓縮成更爲緻密的晶體,科學家們把這種晶體稱爲“冰XVIII”(讀作“冰十八”)。

因此這種冰才更讓人大跌眼鏡吧?但更大跌眼鏡的是,有人宣稱“冰七”是末日武器。

藉此闢個謠:“冰七”不是末日武器。

研究發現,“冰七”有一種特殊性質,就是凝結速度非常快,會以每小時1600km的速度成長,由此一些陰謀論者和謠言嗜好者機會來了,他們想象,既然“冰七”凝結速度這麼快,把一點種子放入海中,只要一天多點時間,全球就會凍結了,人類和一切物種都將滅絕。

陰謀論者們由此得出結論:“冰七”是一種末日武器,只要掌握了這種武器,就能夠迅速消滅人類!而那些超級大國既然那麼壞,科技水平又高,一定在祕密研究和生產製造這種武器!

事實果真如此嗎?NO。科學家們不但發現了105℃冰、“冰七”、“冰十八”,而且已經發現水在不同環境條件下相變的種類不下21個,每一個特殊相變體都有其“恐怖”“可怕”的性質,難道這21個相變水都能夠稱爲末日武器?

其實只要稍有點腦子的人都能夠明白一個道理:任何特殊冰都是在特殊條件下形成的,只要離開這個條件,一切都不復存在。而且這些所謂特殊冰,都是極其微量的,顯微鏡下才能看到,甚至只是分子級大小,它們反應的是水在特殊狀態下的性質,並非普遍存在。

比如105℃冰,是在納米管中形成,離開納米管就不存在;“冰七”的形成條件至少需要30000個大氣壓,當它在鑽石中被包裹時,這些壓力依然存在着,只要打破鑽石,壓力得到釋放,所謂“冰七”就不復存在了。

所以,誰有這個能力將海水覆蓋在30000個大氣壓下呢?如果有這樣的能量,消滅全人類還用得着“冰七”這麼麻煩嗎?而消滅了人類對僅存的那幾個人又有什麼意義呢?他們有再好再厲害的東西又能夠賣給誰呢?哈哈~

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