去年在家做初中物理实验,翻出旧款水银温度计,蹲在厨房水槽边捣鼓冰块的时候,满脑子都在琢磨为什么冰水混合物永远是0摄氏度,手里攥着半袋冻实的矿泉水冰块,随手往玻璃烧杯里丢了大半杯。
烧杯内壁很快凝出一层薄白雾,倒进去常温自来水没过冰块大半,温度计金属探头直接扎进冰和水交界的位置,数值稳稳停在零刻度线,半点浮动的迹象都没有。当时还觉得是温度计出了故障,特意换了家里测温用的红外测温仪对着液面扫,屏幕跳出来的温度依旧是0℃,完全没偏差。
搬来燃气灶小火慢烘烧杯底部,火苗只贴着玻璃最下方烧,肉眼能看见烧杯底下的冰块一点点融化,碎冰顺着水流飘到杯壁各处。盯着温度计表盘十几分钟,刻度依旧死死卡在0摄氏度,火苗调大两档,烧杯里翻出细碎水汽,冰层融化的速度明显变快,可温度数值愣是没往上走一丝一毫。
后来才反应过来,自己之前一直钻牛角尖,总觉得持续加热水温一定会上升,完全忽略冰块融化本身会持续吸纳热量。烧杯里同时存在固态冰和液态水,火焰输送的所有热量,全部用来打破冰块内部的分子束缚,完成固态到液态的形态转变,不会分给水体提升温度。
关掉燃气灶之后,往烧杯里丢了几块刚从冷冻层拿出来的硬冰,原本正在消融的碎冰瞬间不再缩小,水面飘着厚厚一层浮冰。伸手摸烧杯外壁,能清晰感觉到杯身发凉,温度计示数依旧维持0℃,低温环境下向外散出的热量,会靠少量冰块融化补齐,温度依旧不会往下跌落。
当时隔壁同桌来家里借作业本,看见烧杯里的冰水,随口说自己在实验室做同款实验时,往杯子里撒过食盐,冰块快速融化后温度直接跌到零下。我当场往烧杯里倒了一小勺食盐,冰层短时间大面积化开,温度计数字快速往下掉,彻底脱离0摄氏度。
同桌指着烧杯里的盐水冰水解释,食盐会降低冰的熔点,原本的固液共存状态被打破,不再是标准状态下的冰水混合物,温度自然没法稳定停在零度。那会才理清边界条件,只有纯净的冰搭配纯水,形成标准固液共存体系,温度才会恒定在0摄氏度,混入杂质之后这套平衡直接失效。
折腾完整套实验收拾烧杯时,指尖碰到杯壁残留的冰水,凉意顺着指腹往手臂窜。转头看向冰箱冷冻层,里面冻着满满一格纯净水冰块,忽然想起当初课本上模糊的定义,此刻实打实靠亲手操作摸透了底层逻辑。
收拾完实验器材靠在厨房台面发呆,目光落在水池里空荡的玻璃烧杯,脑子里反复回放加热、加盐两种不同操作下温度计的数值变化。