我家里有人在冰箱冷冻室放了半瓶可乐,等我发现时已过了好几天。让人意外的是,半瓶可乐已变成晶体般的白冰,并衬托着部分未冻结的褐色液体。那么,为什么结冰的可乐不再是冷冻前液态的褐色?
让我们来探究一番这瓶碳酸饮料都经历了什么,就从家里那个淘气包把可乐放进冷冻室(可能误以为放入冷冻室能够保持口感和气泡,以便下次口干舌燥时畅饮)的那一刻开始。
在足够低的温度下——即经过冷冻——所有液体都会变为固态。纯水的结冰点在32°F(0℃)。但碳酸饮料并非纯水,而且二者相去甚远。碳酸饮料含有调味剂、食用磷酸、食用色素和甜味剂(包括糖、玉米糖浆或人造调味剂)。
不过,饮料中的大多数分子仍然是地球上古老且最好的饮品——水(H₂O)。当温度降低至结冰点,水分子会互相结合,形成坚硬的网络组织——即水分子的几何正则和三维排布,我们称之为冰。结冰后的水分子实际上会固若金汤地守在自己的位置上,很难彼此分离,故而成为这种较液态水要坚硬得多的物质(这就是意外的开始)。
由于其他非水分子掺杂其中,为了结合形成冰晶体,水分子就需要费些力气来寻找彼此。因此碳酸饮料的温度就必须降至32°F(0℃)以下才能结冰成固态。
然而冷冻过程最终还是完成了。水分子最后会减慢流动速度,直至找到合适的位置安定下来。在这一过程中,水分子会推搡挤走所有其他异质分子,以便形成较为纯洁的冰块。这部分就是大家能看到的白色的冰块,而被排挤掉的部分就是“褐色分子”。
同理的还有北极冰川。尽管浮冰都是由咸咸的海水结冰而成,但相对而言,其均属于无盐浮冰。