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本帖最后由 沉宝 于 2018-7-3 00:51 编辑
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1 a7 z. e* B) _4 w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。* F/ C; S" X( Q. l
. X; s9 Y. l! P, W# S1 B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：
9 \8 Y3 R5 R' a+ b5 `ΔTf = Kf · b · i
0 F- ?* C4 x+ A$ r" R2 z4 ]1 J0 ~ 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℃1 \1 O- c! m+ q) _( u7 E! P' k$ ?
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.
& a9 `* w3 P0 M1 f; |) G# N) v b，重量摩尔浓度，溶质物质的量比溶剂质量
# o$ p, v; k% R1 r% G8 g/ ~4 t 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 = 19 w5 a6 V3 A6 ^6 {
. k" W9 x* G2 V7 w, d- I- k5 d/ p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 H' Z8 T" R. [& L
![]()
! d/ k1 ]+ E9 ~; o6 A% M
% }3 v+ X4 Q0 g7 @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。
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) c' Y% r3 T& ^8 o" e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。
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制作杜康冰棍，至少我家的冰箱是无能为力的。- d0 e/ x) F; b$ E3 V7 M
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1 P. A2 w' b( W/ n+ o) l- D* ~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。1 W9 [& C! i4 K% o8 \' l
' }! x+ C' u3 t* {
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！ C3 \, V5 V' e4 _' u3 E4 Q3 N; X
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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。- w M p* b! F( `1 ^! ~* Y% K* f
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