完全透明的冰块是怎么冻出来的？

完全透明的冰块是怎么冻出来的？

常温的水：自来水，纯净水，矿泉水，过滤水。

小结：

1.均有大小不一的白色花纹。

2.水在凝固时，膨胀的方向是随机的，因此花纹的形状几乎都是不同的。

煮沸的水：自来开水，纯净开水，矿泉开水，过滤开水。

小结：

1.均有花纹，体积相对减少。

2.煮沸可减少白色花纹，但无法完全去除。

如何得到透明冰块?

方法如下：

1.用敞口的保温容器，或给普通容器包上保温材料（泡沫纸or毛巾）并打开盖子，倒入凉白开冷冻。

2.取出冰块，偏上层为透明冰块，而气泡则聚集在底部；切除气泡or裂纹部分简单修饰，得到透明冰块。

原理说明：

冷冻前：液态水分子，混乱无序状态。

冷冻后：固态水分子，六元环结构，高度有序状态。

直接冷冻：均有大小不一的花纹，形状各不相同

沸煮5分钟后冷冻：花纹体积相对减少，但无法完全去除（图2－5）。

小结：不同种类水用冰格制冰，会出现白色花纹；而煮沸的水制冰，花纹大大减少，但无法制得全透明冰块。最终我们还是制出了全透明的冰块，方法在文章最后。

实验原理：

水是怎样结成冰的？

微观上，水结成冰是通过氢键网络重组发生的。当温度降低，水分子通过氢键进行有序重组，形成六元环晶格结构（图8）。每个水分子被固定在一个六边形的连接处，像细铁丝栅栏一样，许多六边形堆积起来，形成固态冰块。

冰块里的花纹是什么？

是未逃逸的空气。气体在水中有一定的溶解度，当温度降低，水分子试图在固体晶格中寻找自己的特定位置，此时水中溶解的气体和其他物质，成了一种障碍物，被正在形成的晶格结构排出。由于冰箱中水的凝固是由外向内的，气体无法顺利逃脱，被逐渐赶往冰块内部，随着水的凝结而形成微小的气泡。

这些气泡可以消去吗？

可减少，但无法完全消去。温度会影响气体在水中的溶解度。温度上升，气体的溶解度下降。因此，将水煮沸几分钟，可去除水中溶解的气体。相反，水温越低，水中溶解的气体越多。煮沸后的水，冷冻过程中仍会溶入少量气体，在冰块内部形成气泡。仅靠将水煮沸无法制得完全透明的冰块。

如何制作透明冰块？

控制冰晶生长的速度和方向。用敞口的保温箱，或将普通容器包上隔热材料（泡沫纸or毛巾）；倒入凉白开，敞口放入冰箱冷冻区（图6）。

此时，水结冰的速度放缓，方向由上而下，气泡聚集在底部；24h后取出冰块，将底部的冰块切掉后简单修饰，得到完全透明的冰块（图7）。

另外用制冰机制得的冰块透明度高，其原理是通过水的喷淋、一层一层结成冰，在中间的水未冻结前结束制冰。因而，冰块大多有中空的结构。

工业冰块一般都是使用自来水冷冻制成的，主要应于降温，在卫生方面是没有要求的，因此是无法食用的。这种冰块和食用冰块有着较大的区别，主要是表现在以下几方面：两者使用的水源各不相同，在对生产设备、环境和水质等各方面的要求不同，食用的冰块所使用的设备都是专用于食品制作的制冰机且必须达到饮用水的标准，而工业冰块在这方面这没有要求。从外观来看，食用的冰块更加透亮更加清洁光亮和卫生，在包装运输方面都有相关的标准且全程冷藏，以此保证冰块的质量。工业冰块之所以没有像食品冰块那么多要求和标准，就是因为其主要作用是利用与降温，例如苗木运输、食品储藏、厂房降温等。可见，基于用途的区别，虽然都是冰块，但其存在的差别是比较大的。

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