在零下40度的環(huán)境下不停地攪拌一盆水，這盆水會結(jié)冰嗎？

我們都知道，水有三種形態(tài)，固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)。而人們對溫度的也是根據(jù)水的形態(tài)來定義的。

簡單來講，一個標準大氣壓下，冰水混合物為0度，液態(tài)水沸騰的溫度為100度。

通常情況下液態(tài)水在零度以下就會成為固態(tài)冰，這就是水的相態(tài)變化，這種變化早已經(jīng)深深印在我們腦海中。

不過在我們?nèi)粘Ｉ钪校倳霈F(xiàn)一些特殊情況。比如說，即使在標準大氣壓下，流動的水也不太容易結(jié)冰。如果你冬天去過東北三省，就有機會在零下十幾度的環(huán)境下，看到市區(qū)里的河水仍然在流動，而河水里蒸發(fā)出來的水汽，會在附近的樹木上凝結(jié)，成為美麗的“樹掛”。

其實，流動的水就相當于有人在不停地攪拌，讓液態(tài)水一直處在運動中。

那么如果在零下40度的環(huán)境中，不停地攪拌一盆水，讓那盆水就像流動的水那樣，這盆水會結(jié)冰嗎？

首先我們需要弄明白液態(tài)水結(jié)冰成固態(tài)的原理。

有人可能會說，只要溫度低于零度，液態(tài)水不就結(jié)冰了嗎？這不就是原理嗎？

我們看到的只是一種宏觀的表象，其實還有更本質(zhì)的機理在里面。

常溫下（0度以上）水是液態(tài)的，液態(tài)水分子中包含有很多單個水分子，同時也有締合水分子。什么是締合水分子？它是由多個水分子結(jié)合形成的，多個水分子的結(jié)合體，可以認為是大分子團。締合水分子之間的距離通常會比單個水分子之間距離要大。

當溫度升高，水分子運動速度就會變快，意味著水分子之間的氫鍵斷裂的可能性就會變大，水的流動性變快，更趨向于液態(tài)。而如果溫度繼續(xù)升高，達到100度以上，流動性有了質(zhì)的變化，水就成為了氣態(tài)。

如果溫度低于零度，締合水分子的占比會明顯增多，結(jié)果就是液態(tài)水凝結(jié)成固態(tài)，也就是締合水分子形態(tài)。

事實上，影響水形態(tài)的因素除了最主要的溫度，還有其他幾個因素。

首先能想到的就是大氣壓，畢竟在用水的形態(tài)定義溫度時，都有一個重要前提：一個標準大氣壓，這說明氣壓肯定對水形態(tài)有影響。

只不過在自然狀態(tài)下，氣壓的變化不會很大，氣壓的影響可以忽略。

不過科學家通過實驗可以讓氣壓對水的形態(tài)有非常明顯的影響。總的來說，氣壓越大，水從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)換所需的溫度就越高，言外之意，氣壓大了可以讓水結(jié)冰變得更容易。

還有一點就是水的含鹽量。鹽屬于礦物質(zhì)，當這種礦物質(zhì)溶解在液態(tài)水，會形成很多離子，與水結(jié)合成水合離物離子，這種粒子可以阻礙締合水分子的氫鍵結(jié)合，不讓締合水分子變得更多，這樣的話水就不容易結(jié)冰。所以說，水含鹽量越高，就越不容易結(jié)冰成固態(tài)。

最后一點，液態(tài)水想要變成固態(tài)冰，一般都需要有凝結(jié)核，當水溫低于零度時，締合水分子更傾向于在凝結(jié)核附近聚集，然后按照一定規(guī)則形成晶體并不太發(fā)展狀態(tài)，實際上這就是液態(tài)水結(jié)冰過程。

液態(tài)水里的各種雜質(zhì)，包括細菌等微生物可以起到凝結(jié)核的作用。而我們常見的純凈水相對缺乏凝結(jié)核，所以即使溫度低于0度，也很難結(jié)冰。但如果向純凈水里加入一些物體，輕輕晃動一下，純凈水馬上就會結(jié)冰！

回到正題，在零下40度環(huán)境下，不停地攪拌一盆水，會結(jié)冰嗎？

微觀上講，這取決于兩種力量的較量，締合水分子之間的氫鍵作用力，還有就是不斷攪拌的力量打來的破壞力，要看這兩種力量哪個更強。

宏觀上講，仍舊是兩種力量的較量，不斷攪拌的力量，還有就是水的阻力。攪拌的力量實際上就是將機械力轉(zhuǎn)換為水分子內(nèi)能，這可以提升水的溫度，抵消外界的低溫環(huán)境，阻礙液態(tài)水向固態(tài)冰過渡。

所以，最大的問題就是：不斷攪拌的力量到底有多大？

如果攪拌的力量非常大，速度非常快，完全可以彌補液體水的熱量散失到周圍環(huán)境的速度，仍舊會是液態(tài)水。不僅如此，如果攪拌力量足夠大，不但仍會是液態(tài)水，甚至可能變成氣態(tài)水。理論上還有可能直接把液態(tài)水攪拌成水“離子湯”！

當然只是理論上分析，現(xiàn)實生活中是很難做到的！