水结冰的最高温度是多少，沸腾的最低温度是多少？

撰文 | Cameron Duke

翻译 | Grace

审校 | 栗子

常识告诉我们，水在100℃时沸腾，在0℃时结冰。但事实并非总是如此。水沸腾或结冰的温度会随压力和其他因素的变化而变化。那么，我们在哪里才能找到水的最低沸腾温度和最高结冰温度呢？

对于水的最低沸腾温度，我们必须寻找空气最稀薄的地方。

科罗拉多州立大学物理学教授雅各布·罗伯茨（Jacob Roberts）说：“水的沸点在一定程度上依赖于空气湿度，但这基本上还是和压力有关。”

水中的杂质会影响水分子之间的相互作用，最终改变整个溶液的沸点。但是，如果你把一桶水带到山顶，它会在较低的温度下沸腾。这是因为在空气较为稀薄的山顶，空气对水的压力减小，由此减少了水蒸发所需的热能。

因此，根据月球和行星研究所的数据，地球上最高的地方——海拔8849米的珠穆朗玛峰——是水沸腾温度最低的地方，沸点仅为68℃。在这个温度下，沸水也难以泡出一杯好喝的咖啡，因为想要泡出像样的咖啡至少需要87℃的水。

高山上水的沸腾温度低，那么哪里的水结冰温度高呢？这有点棘手。至少对于纯水来说，其分子变为晶体结构时的温度，随压力的变化相对较小，地球上水的结冰温度在0℃左右。

但这并不是说压力无法改变水的结冰温度——只是我们星球表面自然产生的压力远不足以使结冰温度上升。根据伦敦大学学院的数据，即使在马里亚纳海沟的最深处，海平面下的深度值比珠穆朗玛峰高度值还大，压强比海平面的气压高出1000多倍，也只能压缩水的体积，而不足以迫使高于0℃的水结冰——超过0℃的水需要近10000倍大气压才能结冰，而这在地球上任何地方都不会自然发生。

然而，如果利用辐射冷却（radiative cooling），在气温高于凝固点时，海平面的水仍可以结冰。几代人以来，沙漠地区的居民利用这个原理，实现了在缺电或未达冰点的情况下制冰。例如，尽管气温比零度高出几度，但生活在伊拉克和阿富汗的人们会在晴朗无云的夜晚之前把浅水池装满水，醒来时就能得到结冰的池水。

罗伯茨告诉Live Science，这是因为水池上方的空气非常干燥，这会促使水分蒸发。蒸发的水带走了热量，留下的液体得以冷却。

此外，水会慢慢地将热量散发到空气中。虽然地面附近的空气温度可能高于凝固点，但在无云的夜晚，高层大气的温度可能会达到零下40℃。在这种情况下，热量从相对温暖的水中转移到极冷的大气中。这两种机制结合在一起可以将池水的温度降至0℃，足以使其结冰，尽管周围的空气温度高达5℃——明显高于结冰点。

原文链接：

https://www.livescience.com/chemistry/whats-the-highest-temperature-water-can-freeze-and-the-lowest-it-can-boil-on-earth

《环球科学》11月新刊正在热卖

各电商平台均有销售

点击【在看】，及时接收我们的内容更新