國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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瞬間結冰

一分鐘內將可樂變成冰,可能嗎?

材料:可樂(或汽水)、食鹽、冰、水桶、溫度計
操作(表演)步驟

在觀眾前拿起一瓶冰過的可樂(或汽水),說:「這裡有一瓶可樂,但是我好想吃冰,又沒有冷凍庫,怎麼辦呢?可以在一分鐘內把可樂變成冰棒嗎?」。接著,將瓶蓋打開,可以聽到「咻!」一聲,有氣體從可樂瓶跑出來,這很正常,但是;瓶子裡的可樂開始從上面慢慢的凝結為冰(圖二),而且一直凝結到瓶底全都變成冰塊了(圖三),過程不到一分鐘喔。

          看影片,請按這裏。(11.4M)

     圖一      圖二      圖三

 

原理

水凝結為冰,溫度必須降低到凝固點;但是到達凝固點時,水未必可以立即凝結為冰,此時稱之為「過冷水(supercooled water)」。過冷水只要條件適合(例如壓力改變、有結晶核、晃動等等),可以立即凝結為冰。這個科學魔術就是讓可樂先形成過冷水,再讓二氧化碳釋放,壓力降低凝固點上升而立即凝結為冰。(註:壓力上升則凝固點下降,所以海底的海水因水壓大而不易結冰)

要如何形成過冷水呢?主要步驟是要將可樂浸泡在低於零度的冰水中,方法如下:水桶先擺放可樂(不要搖晃到),以及溫度計,然後放入冰塊以及食鹽(食鹽溶解會吸熱,使溫度降低),並儘量讓冰塊與食鹽平均分佈,一直到覆蓋整個可樂瓶,最後加少量水以填補空隙,然後靜置。靜置的時間如下;-15℃,約25分鐘(超過30分鐘容易在水裡就結冰了);-12℃約35分鐘;-10℃約45分鐘。

叮嚀的話
  在浸泡可樂降溫的過程,務必避免搖晃可樂,因為搖晃容易促使凝固的發生,造成還沒打開瓶蓋就先凝固了。而食鹽的比例會影響冰水浴的溫度,食鹽太少可能無法使溫度達到-10℃以下。另一方面,建議以一層冰、灑鹽、一層冰、灑鹽…的順序填充冰與鹽,以使溫度能儘量平均。