真空状态下,水会结冰吗? 蔬菜在真空状态下可以长时间保鲜吗?

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如果是太空中真空环境下的水,会结冰吗?当然!而且不仅限于水,其他一些气体也会以固态形式存在。比如彗星,以及冥王星的卫星卡戎。

这个蒸发的原理大家都能明白,那就是随着真空度的增加,气压的降低,水的沸点会降低。比如当气压为0.02个标准大气压时,水将会在18摄氏度左右沸腾。

然而,水的凝固点却随着气压的降低而略微升高,当然升高的并不多,仍然可以近似地认为是0摄氏度。(如下图)

再看视频中的实验装置,一个烧杯放在玻璃罩里,而并非直接把水放在一个瓶子里抽真空,这样在抽真空之后,烧杯和罩子之间的低压真空带可以起到一个隔热的作用。就像大家用的真空保温水杯,尽管里面是热水,拿着外面却不觉得烫。

那么水是怎么结冰的呢?水的沸腾蒸发带走了热量。比如在0.02个标准大气压下,水在18摄氏度沸腾,这时候每蒸发1kg水,会带走2460kJ的热量。而这个条件下水的比热容只有1.9kJ/kg。也就是说,每蒸发掉1g的水,会带走2.46kJ的热量。这些带走的热量足以让剩下的400g水温度降低大约3摄氏度。

随着气压降低,温度也在降低,水的蒸发热在增加,而比热容却在降低,因而每蒸发掉1g水造成的温度降低更多。当温度降低到0摄氏度以下,水就结冰了。



水的沸点和压力成正比,常温常压下为100摄氏度,压力下降,沸点下降,所以在真空下周围温度又是常温时,水会先沸腾,但是水沸腾时会吸热(即汽化吸热),而周围又没有其他热源,只能吸收自身热量,最后降到0度后结冰。所以是先沸腾后结冰。

水在真空中会结冰吗?老外好奇测试,结果让人想不到!、



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