水能加热到105℃？为何不沸腾反而结冰？其中蕴含哪些物理知识

在我们的认知里，当水的温度达到100摄氏度时它会沸腾，而降到0摄氏度时便会结冰，而且用我们日常的加热方法最多也只能将水加热到100摄氏度，可是有几位来自麻省理工学院的科学家在做实验的时候发现，水的温度不仅能加热到100摄氏度以上，而且它在105摄氏度时还会凝固，他们是怎么做到的呢？是什么影响了水的沸点和凝固点，以至于水在比其沸点还要高的温度下会结冰？

首先我们要知道，在标准大气压下水的沸点就是100摄氏度，在这样的情况下再怎么对水进行加热，它也只会慢慢进行挥发，进而变成水蒸气，而温度不会得到进一步升高，所有那几位科学家在做实验时一定是在特殊的实验室条件下完成的。

那么他们的实验过程究竟究竟是怎样的呢？我么一起来详细看一下。

原来，科学家们在做实验的时候，为了能够使水在实验的过程中能更好地保持其稳定性，专门用上了比较特殊的纳米管。

为什么说纳米管特殊呢？

因为它比我们人类的头发丝还要细上一万倍，同时还拥有比钢材坚硬100倍的硬度，而且纳米管还具备优秀的导热性以及导电性，是一种非常昂贵的新型材料，科学家们就是将水放入了纳米管中来进行实验的。

他们在实验的过程中，纳米管进行不断的加热，当水达到100摄氏度的时候，它如同我们平时烧开水是一样的，开始从液态变成气态，但是由于纳米管的直径非常小，水从液态变为气态之后，没有能及时地挥发出来，而在这时，科学家们并未停止对纳米管的加热，紧接着当水的温度升高到105摄氏度时，它居然“结冰”了！

这里要说一下，其实105摄氏度并不是水变成固态时所达到的确切温度，105摄氏度只是科学家们默认水固态化的一个最小温度值。

而之所以水会在被加热到105摄氏度的时候结冰，主要是因为当水的温度不断升高时，水分子的运动状态，因此而受到了影响，发生了一些变化，在极其细小的纳米管中，水分子无法进行正常的活动，也不能像往常一样挥发，那么其内部的能量就无法得到释放，所以才会结成“冰”，而这时水所结成的冰与我们平常冷冻时时期结成的冰不同，它实则只是一种晶体，并不是我们平时见到的在0摄氏度以下所形成的那种冰。

其实这种现象也是一种，很正常的物理现象，并非偶然发生，它是有原理支撑的，而之所以科学家们会对这一现象感到震惊，这是因为水的这一结冰点与他们此前所预想的结果有出入罢了。

后来科学家们，经过多次的实验还发现，他们在做这一项实验时，所使用的碳纳米管直径不同，则会导致后续水结成冰时的温度不同，比如他们使用直径为1.05纳米的碳纳米管和直径是1.06的碳纳米管进行该项试验，所得出来的水冰点会相差10摄氏度，这一现象也可以充分说明，在极其狭小的空间内，空间大小的不同，还是会对水冰点的温度带来很大影响的。

那么水的冰点还会受到哪些因素的影响呢？

水的冰点及凝固点或熔点，我们通常所说的冰点，其实是指在一个标准大气压的环境下，水的凝固点是零摄氏度。那么若水没有处在一个标准大气压下，它的冰点就不会是0摄氏度了。

此外，水的纯净度也会影响水冰点的高低，就比如我们常见的海水，海水中含有大量的盐，所以海水的冰点与普通的纯净水冰点相差非常大，当海水中的盐度达到24.695的时候，海水的冰点是零下1.332摄氏度。

除了水之外，其他物质的熔点也不是一成不变的。

在这里我们要重申一下物质熔点的概念，物质的熔点指的就是在一定的压力下，纯物质的液态与固态，呈现出平衡时所处的温度。换句话来讲就是，在这一压力以及熔点温度条件下，纯物质呈现液态的化学势与其呈现固态的化学势是相等的。

我们再说明白一点，熔点就是指，固体从固态的状态融化变成液态的状态时所处的温度。反过来看，液体从液态转变为固态时所处的温度就是凝固点。

首先，绝大部分的物质的熔点与水一样，都会受到压强大小的影响。

而且大多数物质的熔点与压强的关系是，当压强逐渐增大时，它的熔点会随之变高，这是因为大部分物质的熔化过程实则是一个体积变大的过程。只是我们前面所说的水比较特殊，当冰熔化成水时，它的体积不但不会变大，反而还会逐渐变小，所以对于像水这一类的少数物质来说，压强越大，那么它的熔点也会随之降低。

其次，大部分物质的熔点还与物质中所含的杂质有关。

在日常生活中，大部分物质都并非是绝对纯净的，都会在不同程度上或多或少地掺杂一些杂质，即使掺杂在物质中的杂质量极其少，也可能会对其熔点产生非常大的影响。

比如我们在水中加入很多盐，通过搅拌使其溶化在水中，那么这些水的熔点就会出现非常明显的下降，海水同样是这个道理。

不知有没有细心的朋友发现，在冬天的时候，哪怕是在同一片区域，温度相同的情况下，也会是河水率先结冰，而海水则需要到达更低的温度时才会出现结冰现象，就是因为海水中溶有大量的盐，造成了海水熔点的下降。

所以在大自然界中，任何物质凝固点都并非是一成不变的，他们会受到压强等各类因素的影响，而科学家们发现在纳米管中，水达到105摄氏度时会结冰也只是大自然中无数个正常物理现象中其中的一个，相信未来在我们人类的共同努力探索下，我们还会继续解锁一个又一个大自然的奥秘，我们会更加了解我们赖以生存的大自然。