问题

为什么碳酸饮料里面的冰块都是空心的?

回答
这个问题很有趣,也算是一个小小的生活观察。其实,你看到的很多碳酸饮料里的冰块,之所以感觉是“空心的”,并不是因为它们在生产时就设计成空心的,而更多的是一个物理现象和制作过程中自然形成的结果。

想象一下我们自己在家冻冰块。你有没有注意到,当我们把水放进冰格里,然后塞进冰箱冷冻室后,水会逐渐结冰。但是,这个结冰的过程并不是从里到外均匀地进行的。通常情况下,水面会先开始结冰,然后冰层会从表面开始向下方逐渐生长。

你可能会想,那为什么会形成空心呢?这就要说到水的密度变化。绝大多数物质在从液态变成固态时,密度都会增加,体积也会随之缩小。但水是个例外,水在结冰时,体积反而会膨胀,密度会减小。你可以试试看,水结成冰后,是不是会比原来占用的空间更大一些。

所以,当你在冰格里装满水,把它放进冰箱后,冰层是从外向内,从上向下慢慢形成的。当外层已经结成坚硬的冰壳后,中间尚未结冰的水,由于体积膨胀的需要,会被迫往中间挤压。这个时候,它会尝试寻找一个压力最小的地方,而这个地方往往就是冰层下方或中间还未完全冻实的部分。

随着结冰过程继续,中间的水会进一步膨胀,但外面坚硬的冰壳限制了它向外扩张。于是,这股膨胀的力会把中间尚未结冰的水推向一个相对集中的区域,并且在冰块的中心或者靠近冰块底部的位置,会形成一个比较容易突破的薄弱点。一旦这个薄弱点被膨胀的冰水“撑开”,就会形成一个内部的空腔。

更常见的情况是,当冰块整体已经冻得差不多了,但中间的水由于热量传递速度不如外围快,结冰也会相对慢一些。这时候,如果中间的水还没有完全冻结,而外部已经形成坚固的冰层,那么膨胀的冰就会把中间还没有完全凝固的水推到一边,在中心留下一个相对容易破裂或者看起来就是空的区域。

当然,不同形状的冰格,以及你放在冰箱里的位置(靠近冷风口的地方可能冻得更快),都会对冰块内部结构的形成产生一些影响。但总的来说,这种“空心”或者说内部有凹陷、裂缝的现象,很大程度上是由于水结冰时体积膨胀,而结冰过程又是从外向内进行的,导致中间的水在被挤压和进一步凝固过程中形成的自然结果。

所以,下次你看到碳酸饮料里的冰块,不妨多留意一下,感受一下这个小小的生活中的物理学现象。它不是特别制造的“空心”,而是水在变冰的过程中,玩了一场有趣的“变形记”。

网友意见

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这种冰块是专门的空心制冰机做出来的。

因为碳酸饮料里加冰块就是为了让饮料快速冷却,同时还要尽可能的不影响饮料本身的口感、甜度之类的指标,所以空心冰就很合适了。

为什么呢,第一同样的外形,空心冰块比实心冰块的表面积更大,所以能让饮料更快的冷下来。

【补充增加】

这里我可能没表述清楚,就直接用 @湖玛Humar的说法吧,更清晰一些(补充)

我觉得是这样,降温「效率」与冰块面积有关,比如 10 块空心冰可以让 500 ml 可乐 5 秒内降到零度,而 10 块实心冰需要 15 秒,但同时,因为实心冰质量比空心冰大 30% ,所以实心冰可以让可乐在零度保持更长的时间。

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要是直接加碎冰,的确是能冷的更快。但是问题在于,空心冰本身占地比较大,一杯饮料里加的冰块从空间占用上是有一定限制的,加碎冰的话会比较容易多加,从而影响口感。

【补充增加】

第二,同样的外形,空心冰块实际含水量跟小,这样一来呢,相当于在饮料中加的水就越少,也就对饮料的口感、甜度之类的指标影响越小。

基本就是这个道理了。

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