重結晶

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簡介

如果在冰上施加一定壓力後，水的凝固點降低，則此過程稱為重結晶。由於重結晶，冰在壓力下會在0°C溫度下融化成水，並在壓力消除後再次凍結回冰。冰川被認為是河流的源頭，因為河流中的水來自冰川，這是由於冰的重結晶。在雪地或冰上滑冰之所以成為可能，正是由於重結晶形成的水。在這裡，隨著壓力的增加，水會形成，並充當潤滑劑。

什麼是重結晶？

壓縮冰並使其在一定壓力下變成水的想法表明，當壓力消除時，水會再次凝固成冰。冰在壓力下會在0°C或32°F溫度下融化成水。當水凍結成冰時，它開始向周圍環境釋放熱量（Rempel *等*。2019）。由於這種現象，即冰的重結晶，冰川也融化成水形成河流。

重結晶是如何工作的？

透過壓縮過程，可以證明在一定壓力下冰會轉化為水，當壓力消除時，水會再次凍結成冰。可以透過用一塊冰和金屬絲進行實驗來很好地理解冰的重結晶。

圖 1：冰的重結晶

取金屬絲，並在其兩端繫上兩個各重5公斤的物體來固定。然後將金屬絲放在冰塊上，然後可以觀察到金屬絲會逐漸穿過並穿透冰塊。

發生這種情況是由於冰在壓力下會在較低溫度（0°C或32°F）下融化。壓力下金屬絲下方的溫度升高，導致冰融化。當金屬絲穿過上面的水時，它會凝固，因此金屬絲會穿過冰塊而不會將其劈開（Thompson *等*。2020）。這種現象被稱為重結晶時的再凍結。可以從這種現象開始，當壓力消除時，冰在0°C時會轉化為水。這裡的水是由於壓力的增加而形成的，並且也充當潤滑劑。

重結晶：示例

有幾個例子可以幫助理解這種冰的重結晶現象。冰在一定壓力下融化，然後在壓力消除後再次凍結的現象稱為重結晶。冰重結晶的主要實驗例子之一是將一根細金屬絲繞在一個冰塊上。下面列出了可以考慮用於這種冰重結晶現象的其他例子。

切冰 - 冰重結晶的主要實驗例子之一是將一根細金屬絲繞在一個冰塊上，並在其上連線兩個重物。這裡，為了在-4°C下融化冰塊，需要大約500個大氣壓（Sotthewes *等*。2017）。

金屬絲對冰塊施加壓力，然後冰會逐漸融化，可以觀察到金屬絲逐漸穿透並穿過整個冰塊。

冰川 - 冰川融化成水，是河流和瀑布的源頭，這是由於冰的重結晶現象。冰川的質量主要允許對冰施加足夠大的壓力，使其融化成水。然後，當氣溫保持在水的冰點以上時，水從冰川底部流向較低海拔地區。

圖 2：重結晶凍結

尖冰 - 尖冰也被認為是雪樁，其高度可達4米，通常形成於相對溼度為-70%且溫度在-10°C至-20°C之間的高海拔冰川（Li *等*。2020）。這是尖冰形成並保持在輻射下的溫度。

結論

冰在壓力下於0°C溫度下融化成水，然後在壓力消除後再次凍結的過程稱為冰的重結晶。冰在壓力下會在0°C或32°F溫度下融化成水。當水凍結成冰時，它開始向周圍環境釋放熱量。這是冰在一定壓力下融化產生的水重新凍結的原因。當任何液體凝固時，都會釋放壓力和熱量，並且透過放熱過程，它會凍結。由於冰的重結晶，冰川融化成水，而這些水成為河流的源頭。

常見問題

Q1. 冰的重結晶是什麼意思？

答：如果對冰施加一定的壓力，它就會融化成水。去除壓力後，水會再次凍結成冰，這種現象稱為冰的重結晶。

Q2. 冰的重結晶過程是什麼？

答：如果用金屬絲對冰塊進行實驗，可以更好地理解冰的重結晶。這裡，一塊冰和一根金屬絲分別連線在兩側的5公斤重的物體上。從這個實驗中，人們可以看到金屬絲是如何逐漸穿透並穿過冰塊的。

Q3. 冰球是如何製成的？

答：首先，將冰塊切碎成小塊，然後將切碎的冰塊在棍子的尖端周圍施加壓力，以製成冰球。如果將兩小塊冰相互按壓，它們就會粘在一起。

Q4. 什麼是昇華？

答：昇華是指水的沸點低於其熔點，物質直接從固態轉變為氣態的現象。例如，在25°C到50°C之間，硫會升華成令人窒息的有毒氣體。

Q5. 壓縮的冰會融化嗎？

答：壓縮冰通常被定義為可以放置在任何物體頂部的完全固體塊。與普通冰不同，如果將壓縮冰或包裝冰放置在光源附近，它不會融化。它不是儲存塊，因此無法重新制成冰。