0 ℃的水在0 ℃的环境中真的不会凝固吗？

张延光 周寅

摘 要：一盆0 ℃的水放入0 ℃的房间内，水是否会凝固？类似的试题也曾在中考卷里出现。笔者认为这样一个反复出现的、看似无懈可击的习题其实是存在许多漏洞的。因为其条件的不严谨，这类题目的答案是不确定的。作为一名物理教师，在平时的教学中还是要多一些质疑、多些许思考，尽量让自己少犯错误、少留遗憾。

关键词：凝固；蒸发；试题编写；不同见解；中考题

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）5-0063-2

在晶体物质凝固条件的教学中有一经典例题频繁出现，原题如下：

例1 把一盆0 ℃的水放入0 ℃的房间内，则（ ）【参考答案：D】

A.水一定结成冰

B.一定有少量水结冰

C.一定变成冰水混合物

D.水一定不结冰

一直以来笔者对此参考答案确信无疑，不断重复地向一届届学生讲解着水不会凝固的原因。类似的题目也曾出现在中考题中，如2012年四川凉山州中考第4题对此内容有所涉及，原题如下：

例2 （2012 凉山州）在0 ℃的环境中，把一块0 ℃的冰投入到0 ℃的水中，将会发生的现象是（ ）【参考答案：D】

A.冰全部熔化

B.冰有少部分熔化

C.水有少部分凝固

D.冰和水的原有质量不变

求解此类问题的关键在于研究对象是否吸热或放热，而吸放热的条件是存在温度差。在0 ℃房间里，温度相同，不会有吸放热。冰达到熔点，无法吸热，不会熔化；水达到凝固点，不能放热，不会凝固。看似无懈可击，但笔者逐渐发现其中有许多的漏洞。

1 水的蒸发是否需要考虑在内？

只在液体表面发生的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能发生，液体蒸发时需要吸热[1]。以上是苏科版八年级物理教材中对蒸发现象的描述。照此说法，表层0 ℃的水会有蒸发现象，蒸发需要吸热，可能是向其余的水吸热，亦或是从表层附近的空气吸热，空气温度降低。无论是哪种可能，均会导致0 ℃的水放热而凝固。

但吸热的条件是有温度差，温度相同又怎会有吸放热呢？照此进行推理，水将无法吸热，蒸发亦不会发生。两种说法互相矛盾，但又各有道理，让人难辨其对错。

之所以有以上争论，是因为一些教师将蒸发和热传递的条件混淆了。热传递需要存在温度差，但蒸发不需要。一简单实验便能检验以上观点：在一温度计的玻璃泡上蘸取一些温度与室温相同的酒精，会发现温度计的示数会先下降后上升至室温。由此可知，即便液体温度和环境温度相同，蒸发仍会发生。从微观上解释，即便液体温度很低，任何时刻总有一些分子具有足够大的动能来克服液体内分子对它的吸引而脱离液面变成气体[2]。因此，蒸发可在任何温度下进行。只要有水蒸发，不论快慢与多少，必定会导致0 ℃的水凝固。看来此题不是命题者想的那么简单。

2 空气的湿度也是一个未知数

空气中所含水蒸气的多少决定了空气的潮湿程度，即湿度。湿度又有绝度湿度和相对湿度之分。相对湿度为100%的空气是水蒸气饱和的空气，此时逃离液面的分子与返回液面的分子数相同，蒸发不再发生[2]。此问题中并未说明环境中空气的湿度如何，所以水是否会蒸发又成为未知，使得结果又回归神秘。

3 命题者动手做了实验吗？

结果究竟如何，实验应該是最具有说服力的。而构建这样的实验环境，对初中学校的实验室来说是做不到的。比如，无法制造一个与外界完全隔热的环境，难以使得环境温度准确到0 ℃，难以进行实验现象的观察等。这么苛刻的实验环境是理想化的，“水不会凝固”应该只是命题者的一厢情愿，其多半没有通过实验来检验。即便是能构建成这样一个实验环境，完成了实验验证，这岂是广大考生能力所及的！

因此，这样的问题其实是没有答案的，这只是命题者的一个虚假构建。当然，理想的假设也不是没有意义的，但前提是把条件设定得更严谨些。

这类凭空想象、精心编造的看似巧妙实则有悖于科学精神的考题还有很多，作为教师，在平时的教学中还要多一些质疑、多些思考，尽量让自己少犯错误、少留遗憾。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.物理8年级上册[M].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2017：34.

[2]徐梦莎，方伟.蒸发与热传递关系辨析[J].物理教学，2014，36（1）：35-37.