水在零摄氏度以下还能保持液态吗?

火星一号

在正常情况下,水在零摄氏就会结成冰。不过,水在零度以下其实可以保持液态。下面有几种方法可以做到这一点。

首先,物质状态(无论是气体、液体还是固体)极大地取决于它的温度和压强。对于大多数液体来说,施加压力会提高液体凝结成固体的温度。当松散的、曲折运动的液体分子变得足够慢,并且足够接近形成稳定的化学键将它们钉在合适位置时,固体就形成了。当我们对液体施加压力时,就是强迫分子一起更加靠近。因此,即使它们的温度高于标准压力下的冰点,它们也能稳定成键并变成固体。

然而,水是独一无二的。水分子在结合成固体晶体结构时会扩展。这种扩展行为使冰的密度比液态水要小,导致冰漂浮。水分子在冰冻期间的扩展行为也意味着对水施加压力降低了冰点。如果施加足够的压力(使水分子很难扩展成固体结构中),就可以在零下摄氏几度拥有液态水。