一种瞬间冻结水的方法
同一栋楼,瞬间结冰,需要瞬间吸收大量热量。这个实验的重点是“盐”(盐是绝对不可能的)。
一种瞬间冻结水的方法——干冰。
瞬间冻结的方法,第一眼真的被忽悠了,但是多看两遍破绽就出来了。当人的手刚刚从屏幕上消失45-48秒时,你注意到画面的亮度变化了吗?这是他的照片曝光不好造成的。他用了类似“定格动画”的摄影方法或者变速回放的方法来达到这种效果。请观看这两段视频:
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这个视频是由许多照片组成的,所以你看不到任何手或人在操作它。
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这个视频在原理上差不多,或者说和楼上说的一样。
水不可能结冰这么快,即使是零下170度的液氮也做不到这一点。这个视频就是骗人的。
补充:
但你可以看另一个视频,更牛逼:
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这个视频100%真实。
有很多方法可以让水瞬间结冰。
比如瞬间冷却;在相对较低的温度下瞬间施加高压等等。
当然,这些都是从热力学角度出发,在生活中基本不实用。
我在网上看过一些瞬间冷冻的视频,主要分为两种情况。
一种叫过冷水,一种叫过饱和溶液的结晶。
其实所谓的结冰或者结晶需要一个过程(所谓的热动力学),不是一朝一夕的。
首先,水溶液中需要有晶核,通常是溶液中的杂质或缺陷(这个很重要!)。
然后,在合适的温度下,溶液分子会逐渐附着在晶核表面,向四周线性、水平或径向扩散,最终长成大晶体/冰。
前面说的过冷水是因为水比较纯净,里面杂质很少,很难长出晶体。因此,即使在0度以下,它仍然无法结晶。
但是过冷水毕竟处于非常不稳定的状态(0度以下的液态水)。只要在其中加入一些杂质或者摇晃液体,就可以诱导极其快速的结晶/冻结。
另一种过饱和溶液结晶,我看到的是用醋酸钠做的。(其实用其他盐配结晶水也有类似的效果。)
步骤如下,
1.将适量醋酸钠放入即将沸腾的水中,搅拌溶解。
2.溶解后,将混合物倒入玻璃杯中,放入冰箱冷却。小心不要将未溶解的醋酸钠倒入玻璃杯中。
3.将冷却后的混合物倒入容器中,用手指触摸,会很快结冰。
其实这不是冰,而是醋酸钠的晶体,有结晶水。
第一步,过热溶解,是准备溶解过量的乙酸钠。因为溶解度随着温度的升高而增加;
第二步,快速冷却,是为了获得更稳定的过饱和盐溶液。因为
最后,由于它是一种非常不稳定的过饱和溶液,当有轻微的外界扰动时,盐就会结晶出来。这第一个会起到晶核的作用,周围的水合盐会在其周围迅速结晶并扩散,产生类似瞬间冻结的效果。
有什么办法可以让水瞬间结冰?只要能产生足够的压力将水压缩,然后让压缩后的水像制冷剂通过膨胀阀一样通过膨胀阀,水就会瞬间结冰。
迅速把温度降到零度以下,或者找些干冰。注意不要将未溶解的醋酸钠倒入杯中,此时醋酸钠的溶解度下降。溶解后,将混合物倒入玻璃杯中,溶液浓度增加,放入冰箱冷却。所以这杯醋酸钠溶液在沸点附近是不饱和的,而此时这杯溶液的温度低于这个冰点,所以就凝固了。将冷却的混合物倒入容器中!或者你可以赢一个封闭的容器,比如矿泉水瓶,用水冷冻1小时,然后在坚硬的地方垂直敲击它就会变成冰。敲完仔细看,或者放冰箱冷冻。
下面是我抄的。
醋酸钠放入沸水中,不结晶只是因为没有晶种或其他手段打破这种亚稳态,很快冻结,冰点下降。
原则:
乙酸钠在水中的溶解度随着温度的升高而增加。此时,由于液相中乙酸钠浓度的降低,溶液的凝固点上升,搅拌溶解。在冰箱中冷冻后,温度下降到远低于0摄氏度,但还没有达到能使这种溶液冻结的低温。此时,这杯溶液是过饱和的。当手指接触亚稳态被打破时,大量的醋酸钠晶体会沉淀成固相。在水中加入硝酸铵,将点燃的吸管快速放入水中,大约5秒钟,然后它就会结冰。当你用手指触摸它时,
可以用盐瞬间冻结水吗?不能,只能加速冷冻,不能直接冷冻。
让水瞬间结冰的神奇方法。视频说的是盐,但不是盐,是硝酸铵(一种高氮肥,溶于水能吸收大量热量)(高中和初中化学课本中关于化肥的部分有介绍)
条件:水接近0度,室温也接近0度。这样成功的概率很大。
原理:由于烧过的细管温度极高,迅速插入水中溶解NH4NO3(硝酸铵)并吸收大量热量,导致水结冰。
我一直在想,盐就是氯化钠,铵是哪里来的?原来他放的是硝酸铵而不是盐。
速冻水准备一个不透明的杯子,一些水(不要太多),一块海绵(可以固定在杯子里)和一块冰块。将海绵放入不透明的杯子中,然后将冰块放入其中。准备好,开始表演。秀水,可以喝一口证明没问题。然后把水倒进杯子里。水将被海绵吸收,几秒钟后,冰就可以倒出来了。
流水瞬间冻结原理;
1.乙酸钠在水中的溶解度随着温度的升高而增加。
2.随着溶液浓度的增加,冰点降低,反之亦然。
分析:
在沸点附近,这杯醋酸钠溶液是不饱和的。放入冰箱冷冻后,温度下降到远低于0摄氏度,但还没有达到能让这杯溶液结冰的低温。但此时醋酸钠的溶解度下降,这杯溶液过饱和。没有结晶只是因为没有晶种或其他手段打破这种亚稳态。当这种亚稳态在手指接触时被打破,就会有大量的醋酸钠晶体析出,变成固相。此时,由于液相中醋酸钠浓度的降低,这种杯子的冰点会上升。
让水在5秒内瞬间结冰的神奇方法。谁做的?为了理解思考过程,提问并回答问题:
问题1:水在什么情况下会结冰?
一般来说,0℃以上的水先放热降温到0℃,0℃的水再放热形成0℃的冰(理解困难的童鞋考虑反过来的过程,冰融化吸热,水升温吸热)。
问题2:你想用什么样的水做视频中的实验?
为了让水结冰,我们必须想办法让水释放热量。我们需要释放的热量越少,就越容易成功。根据问题1的回答,直接用0摄氏度的水显然是最方便的,省去了冷却水到0摄氏度的放热过程。
问题3:我想把一个奇怪的东西放在0摄氏度的水里。放进去之后,水会结冰。这个奇怪的东西应该满足什么条件?
既然水需要放热,那就放点吸热的东西进去吧。如果吸热,水不会结冰吗?
所以放点能吸热的。
问题4:视频中的盐是什么意思?
大多数人的第一反应一定是:盐就是盐!氯化钠!
好吧,暂时这么认为吧~但是用氯化钠的实验失败了100%,因为盐整体溶于水不吸热,所以盐不可能是氯化钠。
如果视频作者的本意是盐,那么视频100%是伪造的。
盐不是盐又怎样?化学里有很多盐,亲爱的!是酸碱中和的产物!硝酸钾和氰化钠都是盐!似乎有希望
那盐是什么盐呢?我们必须先问下一个问题-
问题5:为什么中文字幕是粗体的?硝酸铵为什么没有出现在原版字幕里?
有两种情况:一种是字幕作者知道这个实验的关键作用是硝酸铵(渠道不明),另一种是字幕作者根据自己的知识推测。不管怎样,硝酸铵都是一个突破。为什么?因为本品溶解吸热!
问题6:那么,硝酸铵是从哪里来的?
杯子是玻璃做的,显然不是。那是从...一根吸管?可惜吸管是塑料,塑料是聚合物(聚丙烯在这个实验中并不重要),所以只能是盐是硝酸铵,也就是视频开头提到的盐是硝酸铵。
问题7:就是0摄氏度的水和硝酸铵冻成一个整体?
这似乎是合理的...但是等一下,我们来定量分析一下可行性。
水的溶解热约为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的热量,即1 kg的水结冰时需要释放3.35× 1 kg的冰。
视频里一杯水多少钱?这个杯子大约和一个可乐罐(355毫升)一样大。保守假设水只有200mL(0.2kg),那么要释放的热量是6.70× 10 4j。忽略热秸秆引入的热量,硝酸铵需要吸收的热量为6.70× 10 4j。
问题8:硝酸铵能吸收这么多热量吗?
本来想求硝酸铵的溶解热[1],觉得不靠谱。如果不靠谱,先试试:
溶解热2614kJ/mol
硝酸铵分子量80
视频里加的那一点点不超过3克(其实我想说1克)
少量硝酸铵吸收的热量为3/80×2614×1000 = 98025j = 9.80×104j。
9.80×10^4j & gt;6.70×10^4J
似乎可行?
但这一信息并非不可靠...让我们试试另一个。
这个网站[3]提供了一个模拟实验程序(其实也有计算方法,我就懒得直接模拟实验了),看起来还是挺靠谱的。有几个网站使用本页的计算方法。
直接在实验二中,设硝酸铵为3g,水最多只能是100g,所以是100g。反正我们来算一下3g硝酸铵能吸收多少热量(根据前后水的温差,以比热容计算)。
实验数据:水温从23.2下降到265438±0.4,相差65438±0.8摄氏度。
水的比热容是4.2J/g℃。
在这个过程中,水放出4.2×1.8×100=756J的热量。
这种热量显然被硝酸铵吸收了。
什么?3g硝酸铵只能吸收756J热量?
逆溶解热756/(3/80)= 20160j/mol = 20.16KJ/mol。
前面那个真的不靠谱!应该是20多吧!差一百倍!差一百倍!
因此,3g硝酸铵吸收的热量远远小于冷冻一杯水所释放的热量。
所以这个视频是假的?
那么,也许有人会谈到冷水的问题
最后一个问题:如果这杯水太冷,这个实验能成功吗?
好吧,如果被子是过冷水,放盐插吸管造成的扰动足以让过冷水凝固,但在视频中,直到拔下吸管才凝固,这显然是错误的。
结论:
这个视频是假的,至少在硝酸铵的溶解热的数量级改变之前不会成功。