杯中水放一夜结冰，中间出现一个很高的尖锥，求原因 - 物理 - 原子、分子&光学

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彩果果

金虫 (著名写手)

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低调！

51楼2016-01-24 19:49:59

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grasszjj

银虫 (正式写手)

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能重复吗？

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52楼2016-01-24 19:54:18

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poptiger

银虫 (小有名气)

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leongoall: 金币+30, 鼓励认真回帖！ 2016-01-27 04:00:28
leongoall: 物理EPI+1, 分析在理！鼓励如此认真回帖！ 2016-02-02 16:11:07
leongoall: 阁下所做的第二个推测似乎跟初中物理课本上提到的彭姆巴效应相关，就是说用热水调制的奶昔冻成冰淇淋的速度更快！ 2016-02-02 16:14:18

试着解释一下。假设外界空气寒冷。由于楼主用了两层纸杯，造成水通过外壁与外界的热交换大幅度降低；水面与空气的热交换成为影响温度分布的主要因素。因而，水面中央的温度最低，而杯壁附近的温度相对较高。这造成了，水面中央的表面张力升高，而杯壁附近表面张力相当较低。这样的表面张力差，导致水面变形：水面中央微微凸起。微微凸起的表面，增加了水与寒冷空气的接触面积，更加有利于热量散失，而进一步使此部分水的温度降低。如此往复，直至水面中央的水降至零度以下发生凝固。当凝固发生以后，又会加剧此过程的发生。解释：凝固形成的固体冰与水之间的界面张力应该是极小的，所以凝固的冰表面很快被液态水润湿，在冰与寒冷空气之间形成液膜，由于空气温度低，液膜迅速凝固。如此往复，并且此过程为正反馈，因此形成了图中的冰锥形貌。

可作如下推测：
（1）两层纸杯是冰锥形成的关键因素；若换成玻璃杯，应不会出现冰锥。
（2）空气温度必须足够低，杯中温度梯度足够大，才能为水面中央形成凝固晶核提供有利条件。因此，推测杯中原来可能是温水或热水，室外温度零下15度或更低。
（3）冰锥形成于凝固初期的水面中央，很容易通过实验观测到。虫友可作重复实验验证。

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明以自强不息，智以厚德载物。

53楼2016-01-24 20:07:01

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