冰有什么作用?

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在物理实验中,除了温度这一重要变量之外,常常需要控制另一个变量——压强。而通常的压强计无法直接测量极低的压强值(10^30atm)。利用冰作为低温介质来测量原子的运动规律成为了研究低温和高压下性质的重要方法之一。

为了便于测量,通常将需要观测的原子置于真空室内,通过冷却原子云的方法获得低温,再用冰作为传热媒介使系统达到相同的温度,最后记录原子的运动情况,从而得到原子在不同压强下的运动规律。 值得注意的是,与使用其它低温物质作为媒介相比,使用冰的好处在于其来源丰富、价格便宜且具有较大的比热容。这使得在使用同一种材料时,使用冰作为降温剂可以获得比使用其它低温物质高出许多的量程。另外,由于水在冷冻过程中会产生冰晶,导致其散热效果不如天然冰块,因此还需要将待测样品与冰相隔一定距离进行测温,这样才不至于干扰最终的测量结果。

除了用于物理实验外,以冰作为低温介质还常应用于化学领域。例如,在进行分子动力学模拟的时候,经常通过快速冷却的方式让体系瞬间到达指定的温度,这时温度的控制就依赖于冰的效果。又如,在一些化学反应中温度往往起着关键的作用,此时也可以通过控制冰的温度来进行调控。

虽然冰在常温下是无色透明的固体,但将其制成粉末后进行辐射染色,就可以使其在荧光显微镜下被清楚地观察到。这种特性使得其在生物学和医学等领域也有着广泛的应用前景。

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