迷思3. 抽真空製冰

網路上的方法：

以下資料照片節錄自 水在真空中是什么样子滴（科学普及帖）（有图）

00:00:00 設置真空設備                           00:15:04 開始出現氣泡

 

00:45:06 劇烈沸騰

01:30:08 結冰                                         02:00:23 完全結冰

以下資料節錄自 【科技之光】室温下的水在真空状态下会沸腾后结冰,为什么?

CCTV-10的科技之光播出了一個節目,就是一個大罩子(大概是燒杯的兩倍大)倒扣在桌上,裏面用燒杯放著一杯水,然後把大罩子抽成真空.這時我們會看到水沸騰,過大約一兩個小時,它又結冰了!

1. 在比較低的氣壓下水汽化（沸騰）很容易，室溫下就可以達到。比如0.02個大氣壓，沸點只要17.703℃；0.04大氣壓，29.188℃；0.06大氣壓，36.399℃
2. 水的汽化熱很大，水汽化會帶走大量的熱，比如0.06大氣壓下1g水沸騰吸收熱量2414J/g；而1g水的熔解熱大約335J/g（相反，1克0℃的水釋放出335J的熱量就可以凝固——結冰），另外1g水降低溫度1℃需要放熱4.18J。所以1g水汽化吸收的熱可以讓大約2414/(4.18*30+335)=5.2g的水溫度降低到0℃並且繼續降溫直到結冰！
3. 因此，理論上說只需要不到1/6的水汽化就可以讓剩下的水都結冰。
4. 因為燒杯被抽了真空，因此外界熱量很難進入到內部（氣體對流的途徑被阻斷了，氣體熱傳導和輻射的傳熱量相對很小，基本忽略不計）。

 

我的實驗：

原理：降低水面的氣壓可以減少水中的空氣溶解。

器材：

• 真空罐：選用的是 VacuumSaver，這項產品是我在市面上找到真空效果最好的。值得推薦的是它是台灣設計，造型很漂亮。
• 涼開水：不可加入沸水，溫度會損壞真空幫浦的瓣膜。

步驟：

1. 選擇適當的真空罐。

2. 將涼開水注入罐中，拉動罐蓋上的滑桿抽出罐中空氣。罐蓋因外部大氣壓，會和罐身緊密接合。為了希望能將水中空氣充分釋放出，所以我在室溫環境下抽真空後靜置一段時間，並重複這個抽氣步驟數次。

3. 放入冰箱冷凍庫，充分冷凍 24 小時。

 

結果：倒出罐中冰塊，中心仍為渾濁的白冰。

結論：

利用水面抽真空的方式可以減少白冰的比例，但是無法產生完全的透明冰。

原因：

市售的真空罐無法達到實驗室真空幫浦的真空等級。