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由水结成冰必须从空气中俘获气体原子所以密封水不能结冰

2017-10-27 15:41:52| 分类：自然科学 | 标签： |举报 |字号大中小订阅

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由水结成冰必须从空气中俘获气体原子所以密封水不能结冰

我们大家都知道：任何液体在降温环境中结成固体都是固体体积小于液体体积。如金属水在降温环境中变成金属块的体积就要比液体时的体积小，这也算是从另一个方面验证了“热胀冷缩”这一规律。可这一规律确被水结冰体积变大这个逆反现象给打破了，这是为什么？原因众说纷纭，也被人们称之为“姆潘巴现象”（热水比冷水易结冰现象）。但谁的说法也不科学，原因他们不懂为什么物体会热胀冷缩，说白了：不明白原子受热到底发生了什么，也不知原子结构到底是什么样？下面就这一反常现象从“物质基础是粒子现象基础是核旋”说起。

以下图为例说明水结冰体积变大的道理。正常情况下水是因为有杂波干扰使水分子内的粒子运动相互碰撞的机会较大不能形成稳定的外壳，所以处于液体状态（见图左水分子），杂波干扰越严重粒子相互碰撞的机会就越大，所以水分子内的粒子在中心原子核旋带动下运动轨迹范围大。图中假设中心原子就是氧原子，核旋面周围有四个氢原子相伴并在氧原子核自旋带动下作周运动，因为杂波干扰严重所以水分子周围的四个氢原子相对位置并不固定不能形成固定的水分子外壳所以呈液体状态。当环境温度降低时也就是干扰波强度变小那么氧原子周围运动的氢原子活动范围变小就会在宇宙波压下开始向中心方向移动，此时（见图右）不但氧原子体积变小氢原子体积也在变小，但氧原子体积变小的范围不足使核旋面周围的氢原子之间相互紧邻则出现了可以再容纳一个氢原子的位置，所以在宇宙波压的能力下就会把空气中的一个氢原子楔入到水分子中，这时氧原子核旋面周围就成了五个氢原子并一个个紧邻可以在低温环境中固定位置就成了水分子固定的外壳结冰了。但结成冰的水分子要比液态水中的一个水分子多一个氢原子，所以水结冰后体积变大了；而且这也是为什么密封水不能结冰的道理；因为冰是在水的基础上加了一个比重更小的氢原子，所以也是冰为什么比同体积水的比重要小的道理。当然，冰融化时还要把结冰时水增加的一个氢原子挤出释放到空气中，所以冰在水中融化会出现冒泡现象。利用这一原理可以解决冷环境下结冰冻裂的问题，当然也可以利用此方法提取氢气。

本文最后提醒大家应注意的是：根据雪花的晶形，在空气中的水分子结晶有可能要从空气获取两个氢原子楔入水分子中，否则不可能出现六角形的大多雪花晶体。

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