冰的质量会略有改变 。尽管是一个能量恒定的系统,冰和水的比例会发生这种变化 。变化很可能是微微克数量级,或者更小,但会有变化 。在一个很深很深的容器里,这个变化是挺大的 。
事情的关键是,在平衡状态下,液态水的温度会随着深度而改变 。顶部的水可能是零度,但到了底部,水温会比较热 。容器越深,底部越热 。根据《湖水水温表》,水温可高到40度 。
这也就是说,即使开始时水温为均匀分布的零度,即使不加冰块,水有一部分也会结冰,这样才可以让底部的温度提高一点 。如果容器不深,这种变化就会很微小 。
我们开始时水温是均匀分布的零度,然后,我们加入冰块 。因为底部的温度要稍微提高一些,冰块的底部就会融化 。融化需要能量,这部分能量来自水的上层,所以,水的上层就会结冰 。最后,顶部就会有一层多多少少比较均匀的薄冰 。而且,冰的数量会增加,因为容器底部温度提高也需要能量 。
容器越深,这种变化发生得就越快,因为容器顶部和其他部分的温差会更大 。
还有一种场景,冰的数量会减少 。如果只有很少的水,或者根本就没有水,大多数物质是冰,比如一个冰块,每边长10米,放在一个同样尺寸的容器里 。在这种情况下,由于冰块很重,其底部的压力会达到大约1.9个大气压力 。根据《水密度的异常现象》,在这一压力下的冻结温度应该在100度左右,也就是说,底部的冰会很快融化 。因为融化需要能量,底部的水温会降到零度以下,但由于压力很大而不会冻结回去 。
【一块零度冰放在0度的水中 把一块零度的冰放进零度的水里】如果考虑到水位线以上的东西,问题就比我原先想象的要复杂得多了 。因为这个缘故,我把以下全部内容删除掉了,以下这部分文字是用来解释这些复杂问题的,因为升华、沉积、凝结、蒸发等现象会把事情搞得实在过于复杂 。水位线以上的任何物质,不管是气体的还是液体的,都有这些复杂问题 。所以,为简化起见,我们就假设在水位线以上有一种不明确物质或不明确的力,施加一个大气压力保持不变 。这一魔力不吸收、也不向水里散发能量,而只是产生一个恒定不变的压力 。这个力是“隔水”的,所以没有任何分子会在任何方向上穿越它 。
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