水在105摄氏度时会结冰,是真的吗?类似这样的反物理现象还有哪些?

来源:wukong  责任编辑:小易  
科学家发现了水的一个反物理特性,水在105摄氏度的高温下竟然会结冰,这个结果也让很多学者跌破了眼镜。

用户回答1:

刚查阅了下资料,正常情况下水在105摄氏度是不会结冰的,这个结冰现象是在特定的情况下才会发生的:将几个水分子锁定在某一个直径范围的碳纳米管中才会发生这种所谓的结冰现象,与其说这个是结冰倒不如说这是形成了某种类似结冰状态的固体。

这项研究应该是去年国外科学团队发现的,当把直径只有1.8纳米的管状碳纳米管放入盛满水的容器中时,让直径只有0.5纳米的单个水分子进入这个纳米管中,然后加热时竟然出现了纳米管凝固被堵塞,并且这个凝固现象中实际上其中的水分子温度并没有降低,但水分子却形成了和冰结构类似的固体,我们在光谱仪中可以看到,左右是对比后的状态,中间呈现鲜艳色彩的管状柱就是被凝固的水分子。

这一现象也一反常态,水加热是不可能会凝固或者结冰的,但是在某种特性的情况:几个水分子和狭小的纳米容器内可以实现,但目前还并不清楚,这个凝固的状态和碳纳米管本身有没有发生反应。

科学家观察到的碳纳米管的直径会直接影响水凝固所需要的温度,当碳纳米管的直径每相差0.1纳米,水凝固的温度都会相差20摄氏度。很多人可能对0.1纳米没有概念,0.1纳米的大小一般和一个普通原子的直径大小相当,人类目前还无法直接观察到原子,通过扫描隧道显微镜等观察的原子都是成像以后的原子,实际原子真正的样貌人类从未直接观测到。

在直径仅有1.05纳米的碳纳米管中的水分子,是可以在105摄氏度的情况下凝固成固态的,但是其中的原因还未了解。

用户回答2:

水在0摄氏度的时候会结冰,在100摄氏度的时候会沸腾,这已经成为了现实生活中的一个常识。然而,有实验证明,即使在100摄氏度以上,水也是可以结冰的。

在预测碳纳米管会排斥水分子的前提下,麻省理工学院几位科学家往仅有几个水分子大的碳纳米管里放水。实验结果与预期不同,当测试到比100℃的温度高一点时,水竟然结冰了。

对于这个现象,麻省理工的科学家解释,这一实验结果是由碳纳米管的直径直接导致的。

具体来讲,碳纳米管的直径不同会使得水的冰点也不尽相同,比如直径从1.05纳米扩大到1.06纳米,水的冰点也会出现数十度的差异。这也就意味着,在极小的空间内,水的冰点和沸点有可能降低10摄氏度左右。

当前,包括永动机在内,有很多事情已经是可以被物理知识所解释的了。而在一些影视剧中,我们能够看见很多的反物理现象。

比如《刺客联盟》中,茱莉亚罗伯茨饰演的女主角在发射子弹的时候,帅气的将手臂一甩,直接改变了子弹弧线的运动轨迹。从动图来看,这一段很帅、很霸气,但是在现实生活中,这一现象是不可能发生的。

又比如动漫作品《网球王子》,比如不二周助的绝招棕熊落地、飞燕还巢等招数,在现实生活中发生的可能性可能为负。

用户回答3:

水是一种很常见的物质,每个人的生存都离不开水,水在地球上也是大量存在,而且也可以说水在宇宙中也是大量存在的,太阳系中的很多星球上都有水,比如木卫二木卫三木卫四,这三个星球上的水甚至比地球上还多,而一些科学家们认为,在一些类星体的附近,水多到难以置信的程度。

水虽然很常见,但是物理性质却很奇葩,它和很多其他物质都不同,比如在一个大气压下,水的密度最高的时候是4℃,低于或者高于这个温度,水的密度都会变低,所以冰才会浮在水面上,其他常温下的液态物资却不具备这种特性,因为通常都是固体的时候密度较大,液态和气态的时候次之,但是水却和它们不一样。

水在宇宙中不同的地方,状态也是不一样的,在地球的表面,因为气压和温度的适宜,所以地表的水大都是液态的,当温度降到零度的时候,水就会结成冰,而在一个大气压下把水加热到一百度的时候,水就会汽化成水蒸气。通常彗星上都有很多冰,受到阳光照射的时候,这些冰会直接汽化成水蒸气喷发出去,于是就成了彗星的长长的尾巴,在木卫二木卫三木卫四这样的星球上,据说表面是上百公里厚的冰层,冰层下面则是液态的水。

水到零度结冰是我们都知道的常识,但是科学家们曾经做过一个奇葩的实验,就是把水加热到105度的时候,发现水竟然又结成了冰,这是怎么回事呢?

其实常态之下水是不可能出现这样的情况的,一个大气压下水达到100摄氏度就会转变成水蒸气,何况是105℃呢?所以水在105℃结冰的现象肯定是在特殊条件下出现的。这个奇葩的实验是麻省理工学院几位科学家在预测碳纳米管会排斥水分子的猜想之下做成的,他们弄了一些非常细的碳纳米管,这些碳纳米管仅有几个水分子大,他们先往这些碳纳米管里放水,然后将这些碳纳米管加热,与他们预期的结果不同的是,当测试到温度在100℃以上时,水居然变成了冰!真是让人非常吃惊。

在这次试验中,由于很难去确定水固化时的温度,所以在实验中105℃被默认为最小值,其实在温度高达150℃以上时,水还是有可能结成冰!

那么究竟是什么原因使得水在100℃以上也能结冰呢?其实这是由于碳纳米管的过小的直径导致的,因为温度的升高,导致了水分子的运动状态发生了变化,但又由于碳纳米管非常的细小,水分子的活动又受到了限制,无法像常态下液态水变成水蒸气逃逸掉,这种变化促使碳纳米管中的水在高温下结了冰,这也好像正应了我们常说的物极必反这句话。

科学家们通过实验还发现,直径不同的碳纳米管会使得水的冰点不同,即便它的直径从1.05纳米扩大到1.06纳米,水结冰的冰点温度都会有数十度的差异。同时这也说明水在极其小的空间里,其冰点及沸点也都会发生变化的。

用户回答4:

离开条件看因果,就是耍流氓。

我们很多人看问题,喜欢只看因果,却不去考虑条件,也就是我们所说的缘,实际我们看问题,要考虑三个因素:因缘果才对。

水在105摄氏度能否结冰,从常理讲不可能,因为这都是常理状态,这个是前提,我们都知道,水在常态下只能到100度,但不排除特殊情况,比如什么纳米技术,什么高压状态,什么特殊的水等等。

与此类似的案例还有,石墨在一定压力下,可以变成金刚石,吊个书袋,1938年学者罗西尼通过热力学计算,奠定了合成金刚石的理论基础,算出要使石墨变成金刚石,至少要在15000个大气压、摄氏1500度的高温条件下才可以,到50-60年代建成了能达到上述条件的仪器装置。石墨在5-6万大气压及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石。

同样道理,还有一个人的成功,比如网上比较多的成功学鸡汤,就拿比尔盖茨为例:比尔·盖茨曾是世界首富,13岁接触了互联网,15岁就能开发软件。这些包装出来的的故事我们听了太多太多。 其实比尔盖茨老妈是IBM董事。比尔盖茨能跟IBM搭上关系也不是普通人能做到的。(网络)

我们很多人看问题愿意看因果,要我说,离开缘,水不可能高温下变成冰,石墨不可能变成金刚石,比尔盖茨就跟你我一样的普通人,改变他们的是条件,是在一定条件下,发生的变化,这是需要我们注意的。

用户回答5:

谢邀。

水在0度会结冰,在100度会沸腾,是我们都知道的常识。但是科学家们曾经做过一个奇葩的实验,就是把水加热到105摄氏度的时候,发现水竟然结成了冰。这是真的吗,我读书少,你可不要骗我。

其实水的沸点温度,是与大气压强的高低成正比的。所以在正常的大气压下,水到了100摄氏度就会达到沸点,转变成水蒸气。所以水在105摄氏度结冰的现象,肯定是在特殊条件下出现的。这个奇葩的实验,是麻省理工学院几位科学家,在预测碳纳米管,是否会排斥水分子的猜想下,无意中发现的。

这种碳纳米管的直径只有1.8纳米,科学家会往管内加入,直径只有0.5纳米的水分子。

然后加热时竟然出现了纳米管凝固被堵塞,当测试到的温度在100度以上时,水居然变成了冰。科学家们当时都跌破了眼镜,这与他们预期的结果完全不同阿。

科学家还观察到,碳纳米管的直径,会直接影响水凝固所需要的温度。当碳纳米管的直径每相差0.1纳米,水凝固的温度会相差20摄氏度。而且在实验中,很难去确定水固化时的温度,所以把105摄氏度默认为最小值。目前,科学家们还无法对这一现象作科学的解释。


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用户回答6:

按常理是不会的!学过物理的都知道,在标准大气压下,水的凝固点是0℃,沸点是100摄氏度,也就是说在正常情况下,0摄氏度以下,水是以固体也就是冰的形式存在的,0摄氏度到100摄氏度,水是液态,100摄氏度以上,水以气体也就是水蒸气的形式存在。所以105摄氏度的时候,水是气态的水蒸气,是不可能结冰的!类似的反常现象据我所知是没有的,但与水有关的反常现象倒是有一个,那就是水的密度在4摄氏度的时候最大,为1克每立方厘米,4摄氏度以下,水的密度越接近0摄氏度越小,结冰以后,冰的密度只有0.9克每立方厘米。高于4摄氏度,水的密度也是越来越小!这个反常有何意义呢?它保证了生命的延续!水是生命之源,最早的生命就诞生于海洋之中,正常情况下,液态的物体变成固体后,密度变大,而水不是!试想,水结冰以后如果密度变大,那么产生的冰就会沉入水底,那么到了寒冷的冬天,海洋将全部结冰,海洋生物将面临灭顶之灾!而实际情况呢?水结冰以后,由于冰的密度比水的小,冰将浮在水面上,这就保证了海洋只是表面结冰,冰面以下仍然是流动的水,甚至到了深海,海水的温度可以维持在4摄氏度左右,这样即使到了冬天,海水也不会全部结冰,生命仍然可以存在。

用户回答7:

水在105摄氏度会结冰,是真是假,我不敢想当然的回答,真与否。这是有严格的实验条件约束,才可能产生的有别于常理的反常物理现象。

金属氢,大家听说过没有?!据说前阵子美国人在极其苛刻的条件制备了全地球人类唯一的一块金属氢(在大阳深处这玩意全是,跟地球上泥土一样)。

扯远了,呵呵,题目说,水的反物理现象还有啊些?

我记得十五六岁,初中阶段,看到《我们爱科学》画报(杂志,相当不错,后给我儿子在七八年级也订阅一份)上介绍过一则水有违常理的不可思议的物理现象,与诸君共分享。

这则事例不但颠覆了我对非洲(贫穷?)的认知,也对水感到当刮目相看!

故事的起源地是上世纪六七十年代的非洲某个国家,某所中学,在当天物理课上做水的凝固(结冰)实验。同学们把冷水倒入容器放进冰箱做水的凝固实验。(你没看错,非洲学校当时有冰箱!)。

一名同学好像迟到了,就稀里糊涂地将杯热水也放入那冰箱做凝结实验。呵呵,不可思议的反物理认知的事实来了!!!在同学们的观察中,热水居然先结冰!先结冰!!先结冰!!!重要的事实说三篇。这是个重大的科学发现!

这位同学后来写信给该国著名的物理学家,该物理学家不可置否,亲测亲为,也观测到了这大跌眼镜的事实。

然后,然后,在地球上的物理学家在各实验重复此实验,有的能重复到此怪诞的实验,有的不能观测到此现象。

现在此实验现象以此孩子的大名命名。

有位伟人说过,"发现问题,比解决问题更重要"!

用户回答8:

大家都知道,水在0摄氏度的时候会结冰,在100摄氏度的时候会沸腾,然后会气化为水蒸气,这是现实生活中的一个常识。然而,有实验证明,即使在100摄氏度以上,水也是可以结冰的。


麻省理工大学的专家们做过一个实验,将水在纳米级别的微小碳管进行加热,碳管的内径已经细微到分子数量级,只能容下几个水分子的进入。

就在这精密实验的进行下,当实验温度升高到105°C时,水却奇迹般结冰了。这让科学家们茅塞顿开、恍然大悟,原来几个水分子挤在这密闭的纳米管中,在加热时改变了水分子间的物质结构,出现分子内部重组的反常现象,从而就在高温下结冰。


所以,水在105°C时会结冰这是真的。

我记得是水越热,水分子运动速度越快。把水分子加热到105度放在细小的纳米管里,限制了它的运动,让他达到结冰的分子距离,所以它就结冰了。

准确来说结冰应该是一个群体现象,不能用几个分子的特殊状态来描述成结冰……此结冰非彼结冰,反过来说,这个发现其实就是标题党。

自从看到这个消息后,我一直有个疑问?这些冰到底是烫的还是凉的?

我想起生物学家做的蜘蛛实验,把蜘蛛的脚掰断,然后对它喊话,蜘蛛没跑,说明蜘蛛的耳朵在脚上!

用户回答9:

物质的熔沸点与压强有关。化学里面用相图来表示不同压强下物质的状态和熔沸点。根据水的相图,水在高于0摄氏度时不能结冰。



但如果改变外界条件,如改变水所处的材料表面特性,施加特定的电流,水的熔沸点会改变,产生“热冰”。

参考资料:图片来自于知乎

用户回答10:

当我看到这个问题的时候,先是一蒙,然后对自己的学识表示深深的怀疑,当年老师交给我的是错的?还是我眼花了,看的题目是错的?直到我审题三遍以后,都在疑惑题主说的会是真的吗?

首先:水在高温高压下沸点确实会升高,压力越大沸点会越高,但你说达到105℃的时候会结冰,我想先问一下,你这冰是凉的还是热的?在家里面的高压锅里面的水温也能达到105℃,但只是看到有大量的水蒸气喷涌而出,还真没发现有结冰的现象,我们都知道水的特性,在标准大气压下,零度的时候开始结冰,4℃的时候密度最大,化学分子式是H20,沸点是100℃,水有凝华,升华的现象,水的形态会有:液态,气态,固态,雪花,霜。这是我对水了解的所有知识了,物理老师还真的没教过我这个知识点,请问你在提出这个问题的时候是见过105℃的时候水结成的冰?还是看的某位专家的文献?



你可以看看我认证的名称,特高压实验员,在我们实验室里有着各种各样的试验仪器和设备,介损仪、耐压仪、拉力机、硬度计、高温高湿温控箱、局放仪、显微镜、各种各样的设备应有尽有,做个把水加热到105℃观察的试验绝对不是难事,您能来给我表演验证一下您的观点么?看到被推荐到首页的什么“天眷的宠儿”夸夸其谈还说发现了水在高温105℃下居然结成了冰,你在哪看到的?


可能你们不知道,试验是检验真理的唯一标准,每一个试验人员都要抱着一颗超严禁的心态去做每一件事情,稍稍有一个疏忽,可能得到的结果就完全不同!我不知道你这个观点是哪里得来的,我只希望你能来我们实验室验证你的问题!如果是没有验证的话,发此类问题还是谨慎一些的好,会让我怀疑我自己的学识,会让我怀疑自己的认知,更会怀疑自己的人生!



所以我的结论是:在105℃的情况下水是不可能结冰的,甚至都不是液态的了!更别谈什么固态冰了!我可以不上首页,但请把首页那个有错误结论的请下来!

用户回答11:

这不是真的。

水汽在碳管中加热后,为高压状态。

切开碳管瞬间,水汽从管中高压走向管外低压的瞬间,就会结冰。跟冰箱空调内部,冷凝管原理一样。


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