作业帮【科技之光】室温下的水在真空状态下会沸腾后结冰,为什么?
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/13 03:35:45
【科技之光】室温下的水在真空状态下会沸腾后结冰,为什么?
CCTV-10的科技之光播出了一个节目,就是一个大罩子(大概是烧杯的两倍大)倒扣在桌上,里面用烧杯放着一杯水,然后把大罩子抽成真空.这时我们会看到水沸腾,过大约一两个小时,它又结冰了!
它会沸腾我明白,因为变成真空的过程中气压减小,水的沸点也就降低,因此室温下的水便可以沸腾
但是我还是不懂它到底为什么可以结冰
我就听懂了主持人说:因为水分子蒸发,带走了大量的热,所以温度就低了
但是这能低到让它结冰的温度?
水分子不管带了多少能量,怎么运动,都在那个大罩子内啊!
而且室内也会向那个大罩子传递能量(温度)啊!
另外希望回答者不要抄袭在“知道”中查到的答案
那个人问的问题不严谨,而且回答得一点都不好~
CCTV-10的科技之光播出了一个节目,就是一个大罩子(大概是烧杯的两倍大)倒扣在桌上,里面用烧杯放着一杯水,然后把大罩子抽成真空.这时我们会看到水沸腾,过大约一两个小时,它又结冰了!
它会沸腾我明白,因为变成真空的过程中气压减小,水的沸点也就降低,因此室温下的水便可以沸腾
但是我还是不懂它到底为什么可以结冰
我就听懂了主持人说:因为水分子蒸发,带走了大量的热,所以温度就低了
但是这能低到让它结冰的温度?
水分子不管带了多少能量,怎么运动,都在那个大罩子内啊!
而且室内也会向那个大罩子传递能量(温度)啊!
另外希望回答者不要抄袭在“知道”中查到的答案
那个人问的问题不严谨,而且回答得一点都不好~
这期电视节目我没看,但是恰好这个实验我4、5年前做过,我是用的一般的真空烘箱,在烘箱里放了一烧杯水,然后开始抽真空,随后加电加热,抽的真空度并不是很高,但是最终结果是烧杯里的水确实结冰了,然后烘箱的温度也升高到了80摄氏度,结果冰居然也没有明显融化.我将冰拿了出来在室温下放置了一段时间后才融化.这个实验恐怕比你说的电视上的还好看一点.
我当时的分析就是这个原因：真空泵将烧杯上方以及烘箱腔体内的气体全部抽走了,迫使烧杯里的水变成蒸汽（强制汽化）,水蒸发带走热量使得剩下的水温度降低,达到0摄氏度并且继续放出热量而结冰应该不是很难的事情.
可以这么估计分析一下：（气压降低对水冰点的影响可以忽略不计）
1、在比较低的气压下水汽化（沸腾）很容易,室温下就可以达到.比如0.02个大气压,沸点只要17.703℃；0.04大气压,29.188℃；0.06大气压,36.399℃……
2、水的汽化热很大,水汽化会带走大量的热,比如0.06大气压下1g水沸腾吸收热量2414J/g；而1g水的熔解热大约335J/g（相反,1克0℃的水释放出335J的热量就可以凝固——结冰）,另外1g水降低温度1℃需要放热4.18J.所以1g水汽化吸收的热可以让大约2414/(4.18*30+335)=5.2g的水温度降低到0℃并且继续降温直到结冰!
3、因此,理论上说只需要不到1/6的水汽化就可以让剩下的水都结冰.
4、因为烧杯被抽了真空,因此外界热量很难进入到内部（气体对流的途径被阻断了,气体热传导和辐射的传热量相对很小,基本忽略不计）.
我当时的分析就是这个原因：真空泵将烧杯上方以及烘箱腔体内的气体全部抽走了,迫使烧杯里的水变成蒸汽（强制汽化）,水蒸发带走热量使得剩下的水温度降低,达到0摄氏度并且继续放出热量而结冰应该不是很难的事情.
可以这么估计分析一下：（气压降低对水冰点的影响可以忽略不计）
1、在比较低的气压下水汽化（沸腾）很容易,室温下就可以达到.比如0.02个大气压,沸点只要17.703℃；0.04大气压,29.188℃；0.06大气压,36.399℃……
2、水的汽化热很大,水汽化会带走大量的热,比如0.06大气压下1g水沸腾吸收热量2414J/g；而1g水的熔解热大约335J/g（相反,1克0℃的水释放出335J的热量就可以凝固——结冰）,另外1g水降低温度1℃需要放热4.18J.所以1g水汽化吸收的热可以让大约2414/(4.18*30+335)=5.2g的水温度降低到0℃并且继续降温直到结冰!
3、因此,理论上说只需要不到1/6的水汽化就可以让剩下的水都结冰.
4、因为烧杯被抽了真空,因此外界热量很难进入到内部（气体对流的途径被阻断了,气体热传导和辐射的传热量相对很小,基本忽略不计）.