割不斷的冰塊

趙自強(qiáng)

找一塊幾厘米厚的長方形冰塊,架在實(shí)驗(yàn)托架上(或兩塊木頭上)。在冰塊上橫搭一根鐵絲,鐵絲的兩端各吊1斤左右的重物。然后,你仔細(xì)地進(jìn)行觀察,就會有一個(gè)奇妙有趣的現(xiàn)象展示在你的眼前:

鐵絲像一把鈍刀子,慢慢地向冰塊的下方切去。但是鐵絲在切進(jìn)冰塊的時(shí)候,上面切出的縫隙很快又被冰黏合了,鐵絲已經(jīng)切過冰塊掉在地上,冰塊仍然是整體一塊。

這是為什么呢?原來是壓強(qiáng)玩的把戲。由于鐵絲兩端吊有重物,冰塊被鐵絲壓的地方所承受的壓強(qiáng)增大了。壓強(qiáng)增大了,冰的熔點(diǎn)就降低了,因此被鐵絲壓著的那部分冰就化成水。當(dāng)鐵絲切過以后,增大的壓強(qiáng)消失了,熔點(diǎn)又恢復(fù)到0 ℃,同時(shí)下面被壓的冰融化時(shí)要吸取周圍的熱量,所以縫隙里的水又重新結(jié)成冰。這樣慢慢切下去,冰當(dāng)然不會斷開。

那么,是不是所有的固體,在壓強(qiáng)增大的情況下,都會降低熔點(diǎn)呢?不是的,這要看固體在熔化之后,它的體積是膨脹還是縮小來決定。水從固態(tài)(冰)轉(zhuǎn)化成液態(tài)時(shí)體積要縮小,加壓能促使它轉(zhuǎn)化,所以熔點(diǎn)降低了。其他許多物質(zhì),如石蠟、錫、銅、鐵等,熔化以后體積要變大。對這類物質(zhì)施加壓力,不但使它們的體積縮小了,而且還阻礙了它們在受熱時(shí)體積的膨脹。在這種情況下,只有進(jìn)一步提高溫度,才能使它們?nèi)刍?。所?對這類物質(zhì)來說,壓強(qiáng)增大,熔點(diǎn)反而升高。