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本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑
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这个帖子的起因是这样的：链接。说实话，如果给出0℃答案的是一个文科生，我也许就笑笑走开了，大概不会有本文啦。
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我们知道酒的主要成分就是酒精（化学名称乙醇，英文 ethanol） 和水。[清凉山]给出了正确的思路，酒精和水的混合溶液的冰点肯定会低于水。那么我们现在量化一下，究竟能低了多少度呢？中学我们都学过，对于理想溶液，凝固点（冰点）的变化可以用下列公式表达： [4 H3 R6 S( D% P& B7 @# e. W4 {
ΔTf = Kf · b · i
( O8 e, a E% R1 U+ r0 V3 [ ΔTf，凝固点的下降，定义为Tf纯溶剂 - Tf溶液。这里溶剂是水，因此 Tf纯溶剂=0℃2 i; a" S: c7 E/ a- K0 L: i
Kf，凝固点降低常数，只取决于溶剂性质，而非溶液。对于水，Kf = 1.853 K·kg/mol.# t4 [# @0 ]$ H; g; N4 g9 f; S
b，重量摩尔浓度，溶质物质的量比溶剂质量
- c( w" v' K. T7 o) c) i i，范特霍夫因子，溶质 单位化学式（Formula unit）可以电离出的离子个数。乙醇为非电解质，i = 1
6 g2 ^' ]# N P2 y4 p) J. X5 ?% Q
用上述公式可以估算出不同浓度的乙醇溶液的冰点。在乙醇浓度不太高的范围内，这种线性化的近似基本够用。但是，当乙醇的浓度非常高的时候，冰点的变化呈现出强烈的非线性。在某个点上，乙醇跟水可以形成共晶混合物（eutectic mixture）。就是说冰点最低的并不是纯乙醇。下面这张图展示了全范围乙醇溶液的冰点变化9 K4 l! w: o) ?% m1 x3 }3 E3 q
![]()
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/ _" e+ x$ `6 V7 O; L# j$ N# {由于乙醇水溶液的冰点曲线存在着一定的坡度，当缓缓降温时，相对稀的乙醇水溶液会首先凝固，从而使得余下的溶液浓缩。这样最后冰中原溶质的浓度分布会呈现一定的梯度。当然了即使这样，开始结冰也很难从纯水开始，所以马鹿的说法还是不成立。
- |4 Q, [# \! l, R! r: k6 J7 E/ K" {6 {) j, F7 U
下面说一下杜康。杜康酒其实是一类酒的名称。按照河南汝阳杜康的说法，杜康酒的度数大致在40-60度之间（链接）。根据上面的研究，杜康酒的冰棍温度至少为-30℃到-45℃，这已经是大湖北冬天最冷的温度了。77说会把舌头冻上，估计他没有仔细计算，但其直觉是对的。
1 w' t6 b8 ?+ ` l1 x Q9 k; A! i, e1 `* W n. i* O
制作杜康冰棍，至少我家的冰箱是无能为力的。
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; M3 f" P [4 x我估计爱坛大部分人家的冰箱也做不到。一个可行的办法是用干冰（-78.5℃） 制冷。如果要避免前述的浓缩现象，保证冰棍各处成分均匀一致，更好的方法是用液氮。当然了，无论是用干冰还是用液氮做杜康冰棍，都不要急于用舌头品尝，甚至不要急于用手指头去碰，先拿温度计测一测制成品的表面温度再说。也可以等到冰棍儿表面出现局部融化之后，再用手指接触方为安全。, U- R) Z! P6 U4 f# p, [
" e/ M* @& M6 X" O# x- C
酒精溶液的冰点曲线也可以反过来用。举例来说，马鹿久居北方，冬天有时候不小心汽车车门封条上沾了水（雨夹雪天气），而车又留到室外过夜的话，第二天早上就要担心打不开车门了 ——何以解忧？可以杜康！# Z/ N" S: C& ^
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发表于 2018-7-3 01:20:19
所以杜康冰棍温度不会那么低的。% S# M$ _# ]1 D& [, \0 k2 d; K
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