核心概念
化学
结晶
冷冻
分子
简介
科普小测验：当水达到0摄氏度（32华氏度）时会发生什么？答案：它会结冰！但是当水达到这个温度时，它总是会结冰吗？信不信由你，水有时可以被冷却到低于其冰点的温度，并且仍然保持液态。在这种状态下，水是超冷的。这怎么可能发生？在这个活动中，你将制作自己的超冷水，并启动其从液态到固态的转变。所有这一切都可以在制作美味零食的同时完成！
背景
当水是温热的甚至室温时，其分子会四处移动，相互碰撞。水越热，其分子的能量越高，它们相互碰撞的次数就越多。相反，随着水的冷却，其分子的移动速度会变慢，直到最终几乎完全停止移动。在冷冻状态下，水分子被锁定在一个晶体阵列中。这些晶体被认为是在水中围绕杂质（如灰尘和矿物质）形成的。然而，如果没有这些杂质的存在，水就可以被超冷到低于其冰点。
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在这个活动中，你将使用盐和冰创建一个浴池。加入盐会导致浴池的温度低于水的冰点，这种现象称为凝固点降低。你将使用这个浴池来超冷它周围的纯净水。然后你将对这种水进行一些超酷的测试！
材料
冰
新鲜水果，切成大块（至少三块）
木制烤肉串（至少三根）
两个高、透明、干净的塑料杯
两个大的金属或玻璃碗
两个厨房温度计（如果你只有一个，你可以在两个杯子之间切换。）
冰箱
蒸馏水
时钟或计时器
四到五汤匙盐
纸板
剪刀（如果需要，请成人帮助）
准备工作
将一块水果放在每根烤肉串上。
将烤肉串放入冰箱冷冻两个小时。
小心地从纸板上剪下两个圆圈，足够大以用作塑料杯的盖子。
步骤
将每个小玻璃杯装满三分之一的过滤水。
将一个杯子放在每个大金属碗的中心。
用你的纸板盖子盖住塑料杯。
用冰包围每个杯子。确保冰块紧密地堆积在杯子周围，并且高度高于杯子中水的高度。不要让冰进入杯子内部。
在冰上撒上至少两汤匙盐。不要让盐进入杯子内部！
从杯子上取下纸板盖。
使用你的温度计监测杯子中水的温度。如果你只有一个温度计，将其放在一个杯子中，直到该杯子中的水冷却到低于30华氏度。此时你可以取下温度计，并检查另一个杯子中的温度。
一旦水的温度达到低于30华氏度（或–1至–3摄氏度），你的水就是超冷的了！这应该需要大约45分钟。
小心地取下温度计并将其放在一边。
从冰箱中取出冷冻的水果烤肉串。你注意到你的水果表面有什么？上面有冰吗？
轻轻地将一块水果（仍然在烤肉串上）浸入第一杯超冷水中。观察当水果接触到水时会发生什么。你注意到水果周围的水有什么？水果本身呢？
小心地将水果从水中取出。看看水果。你注意到水果表面有什么？
如果第一个杯子中还有水，请测试剩余水的温度。等待它再次变得超冷，然后用剩余的水果烤肉串重复这个实验！
对于第二个杯子，取一块新鲜的冰（上面没有任何盐），小心地将其放入杯子中。当冰到达杯子时，杯子中的水会发生什么？这与水果发生的情况相比如何？
观察和结果
在这个活动中，你使水变得非常冷——事实上，你使其变得超冷！要理解这意味着什么，请想象构成杯子中水分子的分子。当水是温热的或室温时，这些分子会四处移动，相互碰撞并撞击杯子的侧面。
然而，当你从杯子中的水中去除热能时，这些分子的速度会减慢，最终几乎停止移动。当它们实际上停止移动时，这些分子会形成晶体，就像你在窗户上看到的霜或从天空中飘落的雪花一样。晶体不会自己形成。在你拥有晶体之前，你需要一个种子，一些让水分子在排列它们自己时抓住的东西。你在杯子中使用的水是蒸馏水，因此通常不含灰尘和微生物等污染物。结果，水中没有任何东西可供分子结晶。因此，水在达到其冰点时没有结晶，而是保持液态。
当你将水果和冰块添加到水中时，这种情况发生了变化！水果和冰在你的超冷水中充当种子，并为水分子提供了可结晶的东西。在水果的情况下，你注意到水果表面的冰晶充当了种子。在第二个杯子中，冰本身就是种子！
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