艾莎女王的瞬間結冰魔法 — 低於0度的過冷水

Anne Chang
居家實驗室
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3 min readDec 26, 2019

這個冬天好像不是很冷,為了感受更多季節氣氛,可在家練習艾莎的冰雪魔法 — — 瞬間結冰,變出檳榔攤的冷凍水。

你看,一罐瓶裝水,瞬間由上而下結成冰,似乎擁有冰雪奇緣的艾莎魔法。這其實也是一個非常簡單、低成本的實驗,絕對要在家試試。

這裡介紹一個成功率最高的方法。

準備材料:

  1. 一罐未開封瓶裝水
  2. 冰箱冷凍庫
首先,為了方便觀察,撕掉瓶裝水的包裝。再來,將未開封的瓶裝水放入冷凍庫。多冰幾瓶,一瓶失敗,還有其他瓶。

接下來,盡量不要碰冷凍庫,用任何方式避免擾動瓶裝水,讓它靜置2–2.5小時。

時間到了,小心拿出瓶裝水。若此時瓶內水還是液態,那就太好了!離成功更進一步。

這時,用力震動水瓶,就會看到整罐水在幾秒之內快速結冰。

噹噹,瞬間創造出一罐檳榔攤常賣的結冰水。

如果從冷凍庫拿出來時瓶內已結冰,代表可能降溫過程受到擾動,導致實驗失敗,可將瓶裝水完全解凍後,再冰入冷凍庫重做一次。但若是重複幾次仍無法成功,可能代表瓶裝水不夠純,可再買其他品牌的水試試。

這個現象稱為「過冷現象」,成因之一是水中缺少凝結核,所以在攝氏0度以下仍呈現液狀,給予擾動後有助生成核化結晶,於是,瞬間由液態水變為固態的冰。

家用冷凍室大概是攝氏零下18度,冷凍2–2.5個小時是此實驗常建議的時間範圍,理論上只要將水凍到零下的溫度就可以。我在這個時間範圍內做了幾次都有成功(也有失敗的)。

因為在家實驗變因不少,例如每個冷凍庫溫度、瓶裝水大小與置入溫度、過程是否收到擾動(所以冰凍過程最好不要去開冰箱)等等,所以只能列出一個範圍,成功與否還是要靠多試幾次。

此實驗除可探討水的三態變化之外,我做了幾次還發現一個有趣現象:結冰都是由上而下形成,這是為什麼呢?很值得討論與觀察。

雖然少見,過冷現象也存在於自然界。以下這個有名的BBC影片就拍到了「死亡手指」,將海底生物瞬間冰凍。

這是超方便的實驗,要試試看嗎?雖不鼓勵過度使用保特瓶,但這個實驗可以重複做個100次啊。記得完成實驗的瓶裝水不要開封,再多做幾次,或借給別人玩玩看囉。

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Anne Chang
居家實驗室

畢業於公共衛生學系與新聞研究所;曾於傳統媒體、網路媒體與國際非營利組織工作。有了一名可愛的女兒後,開始投入科學教育創作;希望女兒可以體驗到自己曾經歷的美好學習體驗,也希望讓更多孩子感受到科學的趣味與魔力。 雖然如此…家人還是佔據的自己的行程,生活中滿滿的是煮飯、家事、育兒等等等,還有,少少卻持續的瑜伽。