行星地球在线-过冷水

现在,这里有一个简单的科学问题:水在什么温度下结冰?零度,对吧?事实上,情况并非如此。
2010年11月7日

采访

理查德·霍林厄姆,行星地球在线和本·默里,利兹大学

现在,这里有一个简单的科学问题:水在什么温度结冰?你脑子里第一个跳出来的答案可能是“零度”,这是可以理解的。咄!”但实际上,情况并非如此,利兹大学的科学家认为,2008年英国航空777客机在希思罗机场降落时,两个引擎都失去了动力,过冷水可能与事故有关。在这里,行星地球播客主持人理查德·霍林厄姆在利兹的实验室会见了本·默里,并进行了演示。

本-我们刚洗了个冰水浴。现在的温度是零下7摄氏度,在这个冰冷的浴缸里,我有几瓶沼泽标准的矿泉水。

低温冰晶我们可以看到上面是零下7度,你往里看,这些不是冷冻的!这是不对的,不是吗?因为水不是在零度结冰吗?

冰在0摄氏度融化,是的,但是水不一定在0摄氏度结冰,这是一个很好的证明。水可以在所谓的过冷状态下存在,所以它可以在0摄氏度以下以液体形式存在。为了把它变成冰,你必须有正确类型的粒子,正确的表面来催化冰的成核过程或冰的形成过程。

理查德:那你打算怎么处理它?

本:我们要拿出一个瓶子,你可以看到,它看起来像液态水,它在瓶子里到处流动。

理查德-我想我感觉到了。是的,确实很冷。

本:现在,我要做的就是把它倒在这个玻璃盘子里。玻璃盘子里有一点冰,这应该会引发结晶。好了,开始吧。现在你可以看到。

理查德:太神奇了。当你倒进去的时候,它会变成几乎呈金字塔形状的冰。

本——它掉下来了!

理查德:速溶冰!

所以超级冷水,一旦碰到能结冰的东西,就会结冰,你能听到。这里有点湿了,我想水要溢出来了。

理查德-好了。你把一瓶水倒在盘子里,当你倒的时候,它变成了冰。

本:给你。为了证明没有什么好笑的,我们可以吃一点……

理查德:好的。我可以试试吗?这不是…?

理查德:是的。

本:就是冷。

理查德:太冷了。绝对是冰。那时我嘴里放的太多了。这是一个非常生动的演示,而且是即时的。没有缓慢的冷冻过程。简直是“鬼才”!完成了!你已经做过很多次实验了。你研究了冰和云中的过冷水,但你把我们刚才看到的和2008年的飞机失事联系起来,当时波音777在希思罗机场跑道附近坠毁。

我的同事约翰·莫里斯让我意识到这个问题。他在剑桥有一家小公司,他让我意识到这与燃料系统中的冰有关,这显然导致了燃料堵塞,导致飞机在接近跑道时失去动力,这显然导致了迫降。在官方的事故调查报告中,工程师们含蓄地假设0摄氏度以下的水滴以冰的形式存在。然后他们继续描述他们所做的实验,他们注意到这些明显的冰粒在零下8摄氏度时变得粘稠。我们读了这份报告,我们只是想——等等——首先,水在0摄氏度时不会结冰。水滴会存在,并在更低的温度下保持液态。在燃料系统中可能发生的事情是水滴撞击物体表面,当它们撞击物体表面时就会结冰。所以我们就开始使用我们现有的用于大气云研究的设备来证明,悬浮在喷气燃料中的水滴,实际上是过冷的,这就是我们所展示的。事实上,悬浮在喷气燃料中的水滴只在零下36度或零下37度结冰,所以喷气燃料不会催化冻结过程。

六方冰晶理查德:那么你认为,现在在我们头顶飞行的飞机,在喷气燃料中,有过冷水吗?

本:是的。我显然不是航空和喷气发动机燃料系统方面的专家,但是,是的,你会期望在飞机飞行的低温下,燃料系统中的一些水会以超冷的状态存在,然后当它与表面相撞时,它就会冻结。我仍然坐飞机,我不认为这是一个大问题。这种事只发生过几次。但这种情况已经发生过几次了,我认为弄清真相很重要。

这是来自利兹大学的本·默里在接受《地球脉动》播客的理查德·霍林厄姆的采访。

你可以在行星地球在线网站上看到这个实验的视频!

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