核心概念
化學
結晶
冷凍
分子
簡介
科普小測驗：當水達到0攝氏度（32華氏度）時會發生什麼？答案：它會結冰！但是當水達到這個溫度時，它總是會結冰嗎？信不信由你，水有時可以被冷卻到低於其冰點的溫度，並且仍然保持液態。在這種狀態下，水是超冷的。這怎麼可能發生？在這個活動中，你將製作自己的超冷水，並啟動其從液態到固態的轉變。所有這一切都可以在製作美味零食的同時完成！
背景
當水是溫熱的甚至室溫時，其分子會四處移動，相互碰撞。水越熱，其分子的能量越高，它們相互碰撞的次數就越多。相反，隨著水的冷卻，其分子的移動速度會變慢，直到最終幾乎完全停止移動。在冷凍狀態下，水分子被鎖定在一個晶體陣列中。這些晶體被認為是在水中圍繞雜質（如灰塵和礦物質）形成的。然而，如果沒有這些雜質的存在，水就可以被超冷到低於其冰點。
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在這個活動中，你將使用鹽和冰建立一個浴池。加入鹽會導致浴池的溫度低於水的冰點，這種現象稱為凝固點降低。你將使用這個浴池來超冷它周圍的純淨水。然後你將對這種水進行一些超酷的測試！
材料
冰
新鮮水果，切成大塊（至少三塊）
木製烤肉串（至少三根）
兩個高、透明、乾淨的塑膠杯
兩個大的金屬或玻璃碗
兩個廚房溫度計（如果你只有一個，你可以在兩個杯子之間切換。）
冰箱
蒸餾水
時鐘或計時器
四到五湯匙鹽
紙板
剪刀（如果需要，請成人幫助）
準備工作
將一塊水果放在每根烤肉串上。
將烤肉串放入冰箱冷凍兩個小時。
小心地從紙板上剪下兩個圓圈，足夠大以用作塑膠杯的蓋子。
步驟
將每個小玻璃杯裝滿三分之一的過濾水。
將一個杯子放在每個大金屬碗的中心。
用你的紙板蓋子蓋住塑膠杯。
用冰包圍每個杯子。確保冰塊緊密地堆積在杯子周圍，並且高度高於杯子中水的高度。不要讓冰進入杯子內部。
在冰上撒上至少兩湯匙鹽。不要讓鹽進入杯子內部！
從杯子上取下紙板蓋。
使用你的溫度計監測杯子中水的溫度。如果你只有一個溫度計，將其放在一個杯子中，直到該杯子中的水冷卻到低於30華氏度。此時你可以取下溫度計，並檢查另一個杯子中的溫度。
一旦水的溫度達到低於30華氏度（或–1至–3攝氏度），你的水就是超冷的了！這應該需要大約45分鐘。
小心地取下溫度計並將其放在一邊。
從冰箱中取出冷凍的水果烤肉串。你注意到你的水果表面有什麼？上面有冰嗎？
輕輕地將一塊水果（仍然在烤肉串上）浸入第一杯超冷水中。觀察當水果接觸到水時會發生什麼。你注意到水果周圍的水有什麼？水果本身呢？
小心地將水果從水中取出。看看水果。你注意到水果表面有什麼？
如果第一個杯子中還有水，請測試剩餘水的溫度。等待它再次變得超冷，然後用剩餘的水果烤肉串重複這個實驗！
對於第二個杯子，取一塊新鮮的冰（上面沒有任何鹽），小心地將其放入杯子中。當冰到達杯子時，杯子中的水會發生什麼？這與水果發生的情況相比如何？
觀察和結果
在這個活動中，你使水變得非常冷——事實上，你使其變得超冷！要理解這意味著什麼，請想象構成杯子中水分子的分子。當水是溫熱的或室溫時，這些分子會四處移動，相互碰撞並撞擊杯子的側面。
然而，當你從杯子中的水中去除熱能時，這些分子的速度會減慢，最終幾乎停止移動。當它們實際上停止移動時，這些分子會形成晶體，就像你在窗戶上看到的霜或從天空中飄落的雪花一樣。晶體不會自己形成。在你擁有晶體之前，你需要一個種子，一些讓水分子在排列它們自己時抓住的東西。你在杯子中使用的水是蒸餾水，因此通常不含灰塵和微生物等汙染物。結果，水中沒有任何東西可供分子結晶。因此，水在達到其冰點時沒有結晶，而是保持液態。
當你將水果和冰塊新增到水中時，這種情況發生了變化！水果和冰在你的超冷水中充當種子，併為水分子提供了可結晶的東西。在水果的情況下，你注意到水果表面的冰晶充當了種子。在第二個杯子中，冰本身就是種子！
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