冰的属性与特点：关于冰的那些奥秘你知道几个
俗语有云，一九二九不出手，三九四九冰上走。眼下正值四九天儿，各地的冰场内人头攒动，人们尽情享受着滑冰的乐趣。但你知道为啥冰面总是滑溜溜的吗？冬天玩“泼水成冰”如何才能成功？
关于冰的那些奥秘，我们来聊聊······
01冰可以有多冷？
北京冰场。（图：网络）被冰封的气象仪器（@中国气象局）
一般来说，冰的温度可以等于0℃，也可以低于0℃，其最低温度也可以无限接近-273℃（绝对零度）。这可以用热量守恒定律来解释。当外界温度为-50℃时，假设冰是0℃，则冰的热量一定会散发出来，朝着-50℃降低，直到等于外界温度就不再发生变化。一杯热水，放久了，热量会散发出来，直到等于室内温度。同样，从冰箱拿一瓶饮料，也会不断吸热，直到等于室内温度。所以，外界温度达到绝对零度时，冰也可以达到这个温度。
冰最低温度可以接近-273℃，那最高可以达到多少度呢？
正常压强环境下，冰的熔点为0℃。但它的熔点与压强也存在着一种奇妙的关系。在2200帕以下，冰的熔点随压力的增大而降低，大约每升高130帕降低1℃；超过2200帕后，冰的熔点随压力增加而升高。其中，3530帕冰的熔点为-17℃，6380帕冰的熔点为0℃，16500帕冰的熔点为60℃，而20670帕冰在76℃时才熔化，被称为名副其实的“热冰”。不过，这种冰是不能自然生成的，它只能靠人工制取。
02冰面为何总是滑溜溜？
辽河冰封形成冰凌。（图：@中国气象局） 人们在滑冰（图：网络）
冰面为什么是滑的？这个问题看似简单，实则困扰了科学家许多年，关于这个问题科学界有三种解释。
“压力融解说”诞生于100多年前。科学家提出，如果用冰刀给单位面积的冰施加很大压力，这种压力会使接触面的冰融化，形成薄薄的水层，水层会起到很好的润滑作用，使摩擦系数变得非常小，便可以滑冰了。
但后来的科学研究发现，要想让冰刀下的冰融化，需要非常高的压强。花样滑冰比赛的冰面温度至少低于-3.5℃，要想让冰在-3.5℃融化，需要的压强大约是350帕，相当于在1平方米面积上堆放3500吨的重物，但事实是，人们所见到的滑冰运动员大多身轻如燕，明显达不到要求。
科学家又提出了——“摩擦融解说”和“表面融化说”。“摩擦融解说”认为，在冰面滑行时，冰刀与冰面之间进行快速摩擦，在这个过程中产生的热量使冰融化，融化产生的水起到了润滑剂的作用，所以冰面很滑。但这个理论也有缺陷，那就是很多人一站到冰面上动都没动就摔倒了，根本没有摩擦生热的时间。
“表面融化说”则指出，冰的表面存在一层薄薄的类似液态的水，即使在冰点以下也没有完全结成冰。科学家研究发现，当水结冰时，每一个水分子都会通过氢键抓住其周围的水分子，形成晶体结构，但表层的水分子周围缺少其他水分子，因此没有办法形成如冰块内部那般规则的结构，只能杂乱无序地游荡在表面。当物体与冰面接触时，不需要太高的压强就能让这些水不断地润滑物体与冰层的接触面，从而使冰面很滑。
截至目前，尽管大多数科学家认为“表面融化说”更加靠谱，但关于冰面为什么很滑的原因，科学界仍然是百家争鸣，没有得出统一答案。
03体验“泼水成冰”需要几步？
人们在体验泼水成冰的乐趣。（图：@中国气象局）
前段时间，随着寒潮“冻透”大半个中国，很多人也尝试了一把东北特有的娱乐项目——“泼水成冰”。但不少人发现，热水泼出去后并没有直接形成冰晶，而是仍然以液体相态落下。究竟什么条件才能真正实现“泼水成冰”，热水真的比冷水更容易结冰吗？
黑龙江省气象台首席预报员任丽表示，“泼水成冰”其实就是水汽结冰的现象，即相态的转换。当热水被泼到空气中，周围会形成大量水汽，空气中巨大的温差使水汽迅速凝华成冰晶，这样就形成了“泼水成冰”的现象。
想要达到“泼水成冰”需要两个条件：一是气温达到-40℃以下，二是水的温度在90℃以上。
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理论上讲，过冷水瞬间成冰的临界温度是-40℃。当气温高于-40℃时，还不足以实现“泼水成冰”，被泼出去的水只是外层迅速结冰，内部仍是水。但当气温没有到-40℃以下，却有大风相助，能迅速带走水汽中的热量时，“泼水成冰”也有可能实现。
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同时，热水的确比冷水更易结冰。这是因为热水与空气的巨大温差是实现“泼水成冰”的关键。
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此外，“泼水成冰”其实与水汽颗粒大小也有关系，颗粒越小接触面积越大，结冰就越快，形成的“泼水成冰”现象越美。一盆水即使温度再低，凝结成冰都需要时间，但如果是泼水造成的一滴一滴水，在温度迅速下降的情况下，就会迅速结冰。
不过，有时虽然不能瞬间将水汽凝华为冰晶，但形成的水汽也有“泼水成冰”的视觉效果。
观测资料显示，1月6日晚的北京气温介于-10℃到-20℃之间。由此推测，当晚大部分人体验的可能是假的“泼水成冰”。
海冰不止在极地
海冰不仅在遥远的北极出没，每年冬季，我国渤海、黄海海域都会出现不同程度的海冰。
今年1月初，受寒潮天气影响，我国渤海海域气温明显下降，辽东湾海冰有所增大，莱州湾和渤海湾以及渤海海域西部沿岸海域海冰发展较明显。卫星监测显示，与近32年同期相比，今年1月上旬，渤海海冰面积远大于同期最大面积的平均值，较近33年同期平均值偏大约98%。
海冰既有由海水直接形成的咸水冰，也有从陆地上冰冻的河流和冰川破碎入海的淡水冰。海水结成的冰千奇百怪，有的如镜面一般绵延上百公里，有的可能支离破碎成不同形状，还可能相互碰撞形成突出的冰脊。
（单位：平方公里 资料来源：国家卫星气象中心）
资料来源 | 中国气象局等
