完全透明的冰块是怎么冻出来的?

Question

如题所述

Answer 1

完全透明的冰块是如何形成的？
通常情况下，水在凝固成冰的过程中会形成不规则的白色花纹。这些花纹的产生是因为水分子在凝固时会随机膨胀，导致冰块内部形成不同的结构。即使是经过煮沸的水，在结冰时仍然会保留一些白色花纹，尽管这些花纹的体积会相对减少。
如何获得透明冰块？
要制作完全透明的冰块，可以采取以下步骤：
1. 使用带有保温功能的容器，或者在普通容器外包裹保温材料（如泡沫纸或毛巾），并保持盖子开启，然后倒入冷却的白开水进行冷冻。
2. 冷冻一段时间后，容器中上层的冰块通常会比较透明，而气泡则会聚集在底部。通过切除底部的气泡或裂纹部分，可以获得较为透明的冰块。
透明冰块的原理：
冷冻前，液态水分子处于无序状态；而冷冻后，水分子通过氢键形成有序的六元环结构。直接冷冻的水会产生不规则的花纹，而经过沸煮5分钟后再冷冻的水，花纹数量会减少，但不会完全消失。
冰块中的花纹是由未能逃逸的空气造成的。水分子在凝固成冰的过程中会排斥其中的气体和杂质，这些杂质被逐渐推向冰块内部，形成微小的气泡。这些气泡可以通过减少水中的气体溶解度来减少，但无法完全消除。
实验原理表明，水结成冰是通过水分子通过氢键形成有序的六元环晶格结构。而冰箱中水的凝固是从外向内的，导致气体无法顺利逃逸，最终形成冰块内部的气泡。
为了制作完全透明的冰块，需要控制冰晶的生长速度和方向。可以通过使用带有隔热层的容器，倒入冷却的白开水，然后放入冰箱冷冻区。这样可以使水结冰的速度减慢，并形成从上到下的方向，使气泡聚集在底部。经过24小时冷冻后，取出冰块，切除底部的气泡部分，即可得到较为透明的冰块。
此外，使用制冰机制作的冰块通常透明度较高，因为制冰机通过喷淋方式使水层层结冰，在中间的水未完全冻结前即停止制冰，从而形成中空的结构。