冷柜能放卧室吗?
从理论上讲,任何物质只要温度降低都会形成冰晶。当水分子聚合在一起形成的冰块时,水分子间会形成氢键(见图 1),使水具有热稳定性、不易熔化,因此有“高温不易融化”的说法;而低温易结晶是水在常温下形成的冰晶结构。所以从这一点上来讲,水是容易结冰的。 但是,这个理论只是从微观上的讲解,并没有考虑客观实际中的热量传递问题。因为当物体接触的时候,两个物体的温度必然会发生变化,这种温度变化是有热传导引起的。上面这个理论只适用于单独接触非导热的边界的情况。如果存在导热边界条件,情况就复杂了。
以冷水管和热水管的边界为例来分析这种情况(如图 2所示),当两条管道接触的情况下,中间区域的热量总是趋于平衡的,也就是说最终每个位置的水温都是相等的。但是,由于分子是有取向性的,这一现象就造成了分子总是在不断的重排,从而使水形成了有序的冰晶结构而不是无序的结构。
同时可以看到,冷热两部分的分界线是动态变化的,因为这条边界的移动取决于进入边界的冷热两种介质的热含量之差,也就是 Q=cm(\Delta t_1-\Delta t_2) ,其中 c 为比热容, m 为质量, \Delta t_1 和 \Delta t_2 是两边介质温度的变化率。对于给定的一堆介质,如果存在一个温度梯度,则一定会有相态的转换过程----先由液态形成液态晶体,然后转变为固态。
当然,上述理论是基于物理热学中的均匀、各向同性饱和湿度的假设下的,如果没有这些假设,情况会更复杂。比如在外界环境温度低的时候,水会形成冰,即使是在封闭环境中也是如此;再比如海水冻成冰块的过程中不会形成冰晶结构。 回到这个问题本身,放在卧室里的冷柜会产生冰霜吗?答案是肯定的,但是形成的过程比较缓慢且有限。