为什么水比油结冰快?

特定物质的冻结发生在该物质的液态释放出足够的热量,使液体变成固体的温度下。特定物质液态的冰点与固态的熔点相似,这取决于某些因素;例如物质的纯度和周围的压力。在一个大气压下,水的冰点是0℃,相当于32华氏度,也就是273.15开尔文。液氮的凝固点可表示为:-209.89摄氏度,等于-345.8华氏度,或者简单地说是63.26开尔文。...

为什么水比油结冰快?

特定物质的冻结发生在该物质的液态释放出足够的热量,使液体变成固体的温度下。特定物质液态的冰点与固态的熔点相似,这取决于某些因素;例如物质的纯度和周围的压力。在一个大气压下,水的冰点是0℃,相当于32华氏度,也就是273.15开尔文。液氮的凝固点可表示为:-209.89摄氏度,等于-345.8华氏度,或者简单地说是63.26开尔文。

考虑到纯液体,它应该有一个明确的冰点。与糖溶液类似,冷却可能导致结晶开始前溶液过饱和,水也可能在结冰前过冷。

另一方面,油在组成上是脂类,它改变了分子结构,而不像水那样是固定的。油由一大类化合物组成,这些化合物通常溶于有机溶剂,另一方面不溶于水。就化学成分而言,油主要是脂肪酸和甘油的三酯。脂质在室温下可以是液态的,也可以是固态的,这取决于它们的化学结构和组成。不管这些话;“脂肪”、“脂类”和“油”通常用于提及脂类,“油”通常用于提及室温下呈液态的脂类,而另一方面,“脂肪”通常用于提及室温下呈固态的脂类。最后,“脂质”用于指油和脂肪以及其他相关物质。术语“油”也常用于描述任何具有油腻感且与水不溶的物质;例如,食用油、精油和石油。

油的物理性质和化学结构不同于其他类脂。脂质的一些示例包括:;猪油、黄油/酥油、鱼油、向日葵、椰子、大豆、橄榄、芝麻和植物油。从上述油中提取的植物和人造奶油起酥油通常用于烘焙。这些脂质可分为两类;饱和脂质和不饱和脂质。

它们的冰点取决于它们的分子结构。在32°C(相当于90°F或305开尔文)的温度下,人造黄油大部分是固体,这有助于人造黄油在室温下不融化,另一方面,它需要在37°C(相当于98°F或310开尔文)的温度下完全融化成液体,让它在口中完全融化。

在冷冻水的过程中,水分子会重新排列成一些特殊的图案,这就解释了为什么有时我们可以在水晶体中观察到清晰的图案。如果水中溶解了一些杂质,如盐,那么水分子就更难形成合适的结晶模式。由于盐分子的大小或形状与水分子的大小或形状不同,因此尽管它们很好地适合液态水的分子结构,但它们不能完全适合固化的水晶体。因此,像苏打水或果汁这样的液体比普通水更难冷冻/凝固——也就是说,它们在达到冰点之前必须进一步冷却。这就解释了为什么不纯液体的冷冻速度不如普通水快,这一现象被称为冰点降低。

考虑两种液体;水和油,考虑到它们各自的熔点,甚至考虑到它们各自熔点以下的固定温度,它们的冻结速率将取决于它们各自的潜热,也称为它们的熔化焓。如果我们考虑到恒定的室温;这将不会产生所需的结果,因为温度必须降低到合理的水平。根据牛顿冷却定律;(冻结速率=d温度/d时间),因此温度变化将有助于控制冻结速率。这也取决于油的类型。一般来说,水比大多数有机化合物具有更大质量的束缚中子。从科学上讲,与质量束缚质子相比,质量束缚中子越多,零点能量越低,这一点可以很容易理解,或者简单地用基本量子力学来解释。这意味着,与石油相比,当水从液体冻结成固体时,它们的能量会损失更多。因此水会更快结冰。

  • 发表于 2021-11-16 17:50
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  • 分类:科学

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