水为什么能结冰？结冰是个怎样的过程? 水为什么会结冰？
这看起来像是一个很傻的问题，因为就连小学一年级的孩子都知道水在0℃时会结冰，中学课本也明确写着水的冰点是0℃，绝大多数的科学资料中也将标准大气压下水的凝固点定为0℃，把这个问题拿出来讨论纯粹就是没事找事。
但事实果真如此吗?我们今天就来说道说道水结冰的科学。
冰
水的冰点其实远低于0℃
当我们将一杯自来水放入冰箱，它会在0℃时就冻成冰块，这似乎印证了课本上的说法。但如果你是一个有洁癖的人，你将杯子洗得极干净，再倒上一杯蒸馏水放进冰箱，就可能发现一种奇怪的现象：你从冰箱里取出的还是一杯水，而当你把杯子放在桌子上再往里插进一根吸管时，它冻上了。
如果你嫌洗杯子麻烦，还可以直接把从超市里买来的纯净水直接放进冰箱冰冻室，也可以得到类似的结果。这个实验成功的前提是你放进冰箱的一定是纯净水或蒸馏水，矿泉水或天然水都不行，同时你从冰箱里取出瓶子时动作要十分轻柔，这个道理我们放在下面讲。
一个过冷水的实验
聪明的你一定想到了，这种现象叫“过冷水”。也就是说，你从冰箱里小心拿出来的水实际上已经低于0℃，只是某些条件未满足，它并不会冻成冰。
水为什么结冰?
水在室温下是液体，它由无数水分子组合而成，每个水分子中有一个氧原子和两个氢原子。氧原子的最外层有两个孤对电子，它容易从外界得到两个电子，氢有一个电子，这样氧就与两个氢原子共同结合成了一个米老鼠头形状的水分子，两个氢原子就像米老鼠的耳朵。
水分子3D模型
由于氢原子的电子被吸引到了氧原子的那一边，所以水分子氢原子的这一边带正电，而氧原子那一边就带了负电，这使得水分子有了极性，这是水分子能形成氢键的关键因素。
水分子有极性
当许多水分子聚集在一起时，带负电的氧原子会与另一个水分子带正电的氢原子相互吸引，从而形成氢键，这样每一个水分子就可能与它周围四个水分子组成氢键。事实上，水的绝大多数物理和化学特性都与这些氢键有密切关系。
水分子通过氢键结合
由上面的分析我们可以看出，水分子是由氢键这种静电引力相互结合在一起的，由于这种力比较弱，每个水分子都可以在自己的位置上晃动，它们之间也可以随时变换位置，因此水在常温下表现为流动的粘性液体。
随着温度逐渐降低，水分子得到的能量越来越低，它晃动的幅度越来越小，当氢键的静电力占优势时，水分子之间的位置会相对固定下来，从而形成结晶。这就是固体的冰。
水分子在冰晶体中的排列
水发生相变的条件
水通常有气态、液态和固态三种形式(超流体等等在此处忽略)，这三种形式又被称为水的三种相，水的相变受温度和压力的影响，通常体现在下面这张相变曲线图上。
水的相变与温度压力关系
事实上，当水处于合适的温度时时，它并不能马上发生相变，水的凝结还需要另一个重要因素，那就是它需要一个凝结核。这被称为“成核效应”，无论是气态水凝聚为液体还是液态水结冰，单有水分子不行，它还需要有杂质参加进来，否则完成相变的温度会发生大幅度改变。
自然界中的水大多含有丰富的杂质，其中包括一些微小的固体颗粒物和我们看不见的矿物盐，这些杂质由于与水分子带有不同的电荷，它们也更容易改变其周围水分子的运动状态。研究表明，如果这些杂质颗粒或分子带有更多的正电荷，它就更容易让其周围的水分子减少振动，因为杂质的分子更大，正电荷的杂质会吸引水分子中的氧原子，将其强行固定下来，从而带动周围其它水分子成核形成结晶。
所有雪花都是空气中的水气在灰尘杂质周围成核形成的冰晶
纯水难以成核凝结
纯水大多通过蒸馏或反渗透技术制成，它中间含有杂质数量极少，所以纯水缺乏成核条件。现实中制备超纯水很难，但科学家们已经通过实验得出标准压力下超纯水只有在-48.3°C时才会均匀成核，这是因为在超纯水中没有杂质，尽管水分子振动幅度极小，由于没有成核位置，它与周围其它水分子之间的氢键很难固定下来，这时候水还是液态的过冷水。
过冷水始终处于结晶的临界状态，一旦你向其中投入凝结核，或者哪怕是一颗细小的灰尘或冰晶，它会以此为中心以极快的速度结晶，变成一整块冰。
另一种情况是过冷水发生振动，也会迅速成核结冰。当你用玻璃棒搅动它，或者轻轻敲击杯子，其中的一部分水分子会因受到振动改变角度，从而与相邻水分子之间产生距离变化，这种变化会导致分子之间氢键的调整，从而快速结晶。
一瓶过冷水受到振动而快速结晶
当条件满足时，水结冰就很快
高空中的温度经常低于-10°C，但在这里的云层中依然存在大量液态的小水滴和水蒸气，因为缺乏固体的灰尘和杂质，它们不会结冰。当飞机穿过这些云层，过冷的小水滴会在机身和机翼上迅速成核结冰，这严重影响到航空安全，因此飞行员会根据机载雷达或按照地面指示避开这些云层。
高空云层中的过冷水在机翼上结冰会影响飞行安全
当我们从冰箱中取出冷冻的食品时会感觉它粘手，这是由于过低的温度迅速使我们手指上的汗水结冰，从而将手指与食物冻在了一起。这不需要担心，因为你手指的温度可以在几秒之内融化这薄薄的冰层。
相比之下你更需要留意这样一个忠告：在北方的寒冬里，千万不要尝试舔户外的铁柱子，冰会迅速粘住你的舌头，给你带来摆脱不掉的麻烦。
水在零下摄氏度下就会结冰，这是一个物理变化的过程，低温下水分子排列变得紧凑有序，因此水变成了晶体，也就是冰。
原因：外界温度达到水的凝固点。
结冰过程：水结冰的时候，温度均为零，因此与之相关的分子平均动能并未改变。而水结冰是一个放热过程，因此分子势能发生改变，某一特殊区段内，分子间距离曾丹，分子势能减小。此时，水变成冰。
这是因为温度比较低，然后这些液体在遇冷之后，就会迅速凝结，然后就会结成冰块；一般这些水在遇到冷空气之后，会逐渐凝结，然后慢慢的就会变成冰。
水凝固成冰的一个必要条件是：必须有凝结核。纯水是不结冰的，你可以用蒸馏方法得到纯水，并且冷却过程中要保持水均匀受冷、不可有扰动。则会生成低于0℃的水，这样的水你扔进去一点杂质就会瞬间结冰,它可以是微小的冰晶，可以是水中的悬浮物，可以是器皿的壁。
水是如何结冰的？~
水竟能在105℃结冰？到底是怎么做到的？科学家道出实情，长知识了！
科学实验：能看出来水为什么结冰了吗？
冰箱里总是结冰,是怎么回事?应该怎样处理呢?
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雪花怎么形成的?
答：雪花的来历：雪花是空中的水汽遇冷凝结成的。雪花的形成：在一般情况下，水汽先凝成水，然后才能结冰，但雪花却是直接由水汽凝结成的，这个过程也叫做“凝华”。当气温降低，空气中水汽变为过饱和时，就会在结晶核上开始结晶，然后逐步长大形成雪花。它需要一些基本条件配合。大气里需要有着大量的水点，是...
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答：流动的水，本身具有一定的动能，那么动能一般来自与势能，就是从高流到低的转化..那你觉得，为什么流动的水就无法结冰呢？结冰其实是物态变化中的液态到固态的转化，你首先要理解，静态的水是如何转化成冰的，从宏观上理解，在河流中，每部分的流速都有不同，那么，最靠岸的速度要低一些，有一些水会...
为什么冰箱里会结冰
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冰箱冷藏层结冰是怎么回事?
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美菱冰箱冷藏室结冰是什么原因
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