同壹棟樓,瞬間結冰,需要瞬間吸收大量熱量。這個實驗的重點是“鹽”(鹽是絕對不可能的)。
壹種瞬間凍結水的方法——幹冰。
瞬間凍結的方法,第壹眼真的被忽悠了,但是多看兩遍破綻就出來了。當人的手剛剛從屏幕上消失45-48秒時,妳註意到畫面的亮度變化了嗎?這是他的照片曝光不好造成的。他用了類似“定格動畫”的攝影方法或者變速回放的方法來達到這種效果。請觀看這兩段視頻:
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這個視頻是由許多照片組成的,所以妳看不到任何手或人在操作它。
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這個視頻在原理上差不多,或者說和樓上說的壹樣。
水不可能結冰這麽快,即使是零下170度的液氮也做不到這壹點。這個視頻就是騙人的。
補充:
但妳可以看另壹個視頻,更牛逼:
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這個視頻100%真實。
有很多方法可以讓水瞬間結冰。
比如瞬間冷卻;在相對較低的溫度下瞬間施加高壓等等。
當然,這些都是從熱力學角度出發,在生活中基本不實用。
我在網上看過壹些瞬間冷凍的視頻,主要分為兩種情況。
壹種叫過冷水,壹種叫過飽和溶液的結晶。
其實所謂的結冰或者結晶需要壹個過程(所謂的熱動力學),不是壹朝壹夕的。
首先,水溶液中需要有晶核,通常是溶液中的雜質或缺陷(這個很重要!)。
然後,在合適的溫度下,溶液分子會逐漸附著在晶核表面,向四周線性、水平或徑向擴散,最終長成大晶體/冰。
前面說的過冷水是因為水比較純凈,裏面雜質很少,很難長出晶體。因此,即使在0度以下,它仍然無法結晶。
但是過冷水畢竟處於非常不穩定的狀態(0度以下的液態水)。只要在其中加入壹些雜質或者搖晃液體,就可以誘導極其快速的結晶/凍結。
另壹種過飽和溶液結晶,我看到的是用醋酸鈉做的。(其實用其他鹽配結晶水也有類似的效果。)
步驟如下,
1.將適量醋酸鈉放入即將沸騰的水中,攪拌溶解。
2.溶解後,將混合物倒入玻璃杯中,放入冰箱冷卻。小心不要將未溶解的醋酸鈉倒入玻璃杯中。
3.將冷卻後的混合物倒入容器中,用手指觸摸,會很快結冰。
其實這不是冰,而是醋酸鈉的晶體,有結晶水。
第壹步,過熱溶解,是準備溶解過量的乙酸鈉。因為溶解度隨著溫度的升高而增加;
第二步,快速冷卻,是為了獲得更穩定的過飽和鹽溶液。因為
最後,由於它是壹種非常不穩定的過飽和溶液,當有輕微的外界擾動時,鹽就會結晶出來。這第壹個會起到晶核的作用,周圍的水合鹽會在其周圍迅速結晶並擴散,產生類似瞬間凍結的效果。
有什麽辦法可以讓水瞬間結冰?只要能產生足夠的壓力將水壓縮,然後讓壓縮後的水像制冷劑通過膨脹閥壹樣通過膨脹閥,水就會瞬間結冰。
迅速把溫度降到零度以下,或者找些幹冰。註意不要將未溶解的醋酸鈉倒入杯中,此時醋酸鈉的溶解度下降。溶解後,將混合物倒入玻璃杯中,溶液濃度增加,放入冰箱冷卻。所以這杯醋酸鈉溶液在沸點附近是不飽和的,而此時這杯溶液的溫度低於這個冰點,所以就凝固了。將冷卻的混合物倒入容器中!或者妳可以贏壹個封閉的容器,比如礦泉水瓶,用水冷凍1小時,然後在堅硬的地方垂直敲擊它就會變成冰。敲完仔細看,或者放冰箱冷凍。
下面是我抄的。
醋酸鈉放入沸水中,不結晶只是因為沒有晶種或其他手段打破這種亞穩態,很快凍結,冰點下降。
原則:
乙酸鈉在水中的溶解度隨著溫度的升高而增加。此時,由於液相中乙酸鈉濃度的降低,溶液的凝固點上升,攪拌溶解。在冰箱中冷凍後,溫度下降到遠低於0攝氏度,但還沒有達到能使這種溶液凍結的低溫。此時,這杯溶液是過飽和的。當手指接觸亞穩態被打破時,大量的醋酸鈉晶體會沈澱成固相。在水中加入硝酸銨,將點燃的吸管快速放入水中,大約5秒鐘,然後它就會結冰。當妳用手指觸摸它時,
可以用鹽瞬間凍結水嗎?不能,只能加速冷凍,不能直接冷凍。
讓水瞬間結冰的神奇方法。視頻說的是鹽,但不是鹽,是硝酸銨(壹種高氮肥,溶於水能吸收大量熱量)(高中和初中化學課本中關於化肥的部分有介紹)
條件:水接近0度,室溫也接近0度。這樣成功的概率很大。
原理:由於燒過的細管溫度極高,迅速插入水中溶解NH4NO3(硝酸銨)並吸收大量熱量,導致水結冰。
我壹直在想,鹽就是氯化鈉,銨是哪裏來的?原來他放的是硝酸銨而不是鹽。
速凍水準備壹個不透明的杯子,壹些水(不要太多),壹塊海綿(可以固定在杯子裏)和壹塊冰塊。將海綿放入不透明的杯子中,然後將冰塊放入其中。準備好,開始表演。秀水,可以喝壹口證明沒問題。然後把水倒進杯子裏。水將被海綿吸收,幾秒鐘後,冰就可以倒出來了。
流水瞬間凍結原理;
1.乙酸鈉在水中的溶解度隨著溫度的升高而增加。
2.隨著溶液濃度的增加,冰點降低,反之亦然。
分析:
在沸點附近,這杯醋酸鈉溶液是不飽和的。放入冰箱冷凍後,溫度下降到遠低於0攝氏度,但還沒有達到能讓這杯溶液結冰的低溫。但此時醋酸鈉的溶解度下降,這杯溶液過飽和。沒有結晶只是因為沒有晶種或其他手段打破這種亞穩態。當這種亞穩態在手指接觸時被打破,就會有大量的醋酸鈉晶體析出,變成固相。此時,由於液相中醋酸鈉濃度的降低,這種杯子的冰點會上升。
讓水在5秒內瞬間結冰的神奇方法。誰做的?為了理解思考過程,提問並回答問題:
問題1:水在什麽情況下會結冰?
壹般來說,0℃以上的水先放熱降溫到0℃,0℃的水再放熱形成0℃的冰(理解困難的童鞋考慮反過來的過程,冰融化吸熱,水升溫吸熱)。
問題2:妳想用什麽樣的水做視頻中的實驗?
為了讓水結冰,我們必須想辦法讓水釋放熱量。我們需要釋放的熱量越少,就越容易成功。根據問題1的回答,直接用0攝氏度的水顯然是最方便的,省去了冷卻水到0攝氏度的放熱過程。
問題3:我想把壹個奇怪的東西放在0攝氏度的水裏。放進去之後,水會結冰。這個奇怪的東西應該滿足什麽條件?
既然水需要放熱,那就放點吸熱的東西進去吧。如果吸熱,水不會結冰嗎?
所以放點能吸熱的。
問題4:視頻中的鹽是什麽意思?
大多數人的第壹反應壹定是:鹽就是鹽!氯化鈉!
好吧,暫時這麽認為吧~但是用氯化鈉的實驗失敗了100%,因為鹽整體溶於水不吸熱,所以鹽不可能是氯化鈉。
如果視頻作者的本意是鹽,那麽視頻100%是偽造的。
鹽不是鹽又怎樣?化學裏有很多鹽,親愛的!是酸堿中和的產物!硝酸鉀和氰化鈉都是鹽!似乎有希望
那鹽是什麽鹽呢?我們必須先問下壹個問題-
問題5:為什麽中文字幕是粗體的?硝酸銨為什麽沒有出現在原版字幕裏?
有兩種情況:壹種是字幕作者知道這個實驗的關鍵作用是硝酸銨(渠道不明),另壹種是字幕作者根據自己的知識推測。不管怎樣,硝酸銨都是壹個突破。為什麽?因為本品溶解吸熱!
問題6:那麽,硝酸銨是從哪裏來的?
杯子是玻璃做的,顯然不是。那是從...壹根吸管?可惜吸管是塑料,塑料是聚合物(聚丙烯在這個實驗中並不重要),所以只能是鹽是硝酸銨,也就是視頻開頭提到的鹽是硝酸銨。
問題7:就是0攝氏度的水和硝酸銨凍成壹個整體?
這似乎是合理的...但是等壹下,我們來定量分析壹下可行性。
水的溶解熱約為3.35× 10 5j/kg,即1 kg的冰融化成1 kg的水需要吸收3.35× 10 5j的熱量,即1 kg的水結冰時需要釋放3.35× 1 kg的冰。
視頻裏壹杯水多少錢?這個杯子大約和壹個可樂罐(355毫升)壹樣大。保守假設水只有200mL(0.2kg),那麽要釋放的熱量是6.70× 10 4j。忽略熱稭稈引入的熱量,硝酸銨需要吸收的熱量為6.70× 10 4j。
問題8:硝酸銨能吸收這麽多熱量嗎?
本來想求硝酸銨的溶解熱[1],覺得不靠譜。如果不靠譜,先試試:
溶解熱2614kJ/mol
硝酸銨分子量80
視頻裏加的那壹點點不超過3克(其實我想說1克)
少量硝酸銨吸收的熱量為3/80×2614×1000 = 98025j = 9.80×104j。
9.80×10^4j & gt;6.70×10^4J
似乎可行?
但這壹信息並非不可靠...讓我們試試另壹個。
這個網站[3]提供了壹個模擬實驗程序(其實也有計算方法,我就懶得直接模擬實驗了),看起來還是挺靠譜的。有幾個網站使用本頁的計算方法。
直接在實驗二中,設硝酸銨為3g,水最多只能是100g,所以是100g。反正我們來算壹下3g硝酸銨能吸收多少熱量(根據前後水的溫差,以比熱容計算)。
實驗數據:水溫從23.2下降到265438±0.4,相差65438±0.8攝氏度。
水的比熱容是4.2J/g℃。
在這個過程中,水放出4.2×1.8×100=756J的熱量。
這種熱量顯然被硝酸銨吸收了。
什麽?3g硝酸銨只能吸收756J熱量?
逆溶解熱756/(3/80)= 20160j/mol = 20.16KJ/mol。
前面那個真的不靠譜!應該是20多吧!差壹百倍!差壹百倍!
因此,3g硝酸銨吸收的熱量遠遠小於冷凍壹杯水所釋放的熱量。
所以這個視頻是假的?
那麽,也許有人會談到冷水的問題
最後壹個問題:如果這杯水太冷,這個實驗能成功嗎?
好吧,如果被子是過冷水,放鹽插吸管造成的擾動足以讓過冷水凝固,但在視頻中,直到拔下吸管才凝固,這顯然是錯誤的。
結論:
這個視頻是假的,至少在硝酸銨的溶解熱的數量級改變之前不會成功。