看起来坚硬的冰面踩上却容易裂，你知道为啥吗？
眼下，不少河道和水面都结了冰，一些市民想着冰层较厚就跑到冰面上玩耍，却不知很多意外就是这样发生的。看起来十分坚硬的冰面为什么容易发生破裂？冰面的承载力和哪些因素相关？有没有简单的方法可以判断冰面厚度和承载力？我们用实验来回答这些问题。
水面刚结冰时，冰层中有像树枝状的结晶
眼下，不少河道和水面都结了冰，一些市民想着冰层较厚就跑到冰面上玩耍，却不知很多意外就是这样发生的。
看起来十分坚硬的冰面为什么容易发生破裂？冰面的承载力和哪些因素相关？有没有简单的方法可以判断冰面厚度和承载力？我们用实验来回答这些问题。
实验一 观察水面结冰过程
实验简介：
为观察水结冰的过程，记者准备了一个透明的玻璃盆，装入一定量的自来水后放入-10℃的冰箱冷冻室，模拟水面结冰过程。
实验过程：
●每隔10分钟观察一次，50分钟后，水面上出现一层薄冰，但轻轻摇晃后冰就沉入水中融化了；
●60分钟后，水面上冰层的厚度比之前有所增加，冰层并不像玻璃一样透明无暇，内部有树枝状的结晶；
●70分钟后，水面上的冰层变得较厚，里面的“枝杈”看起来更清晰了；
●把水放进冰箱约2.5小时后，水面上的冰层变得更厚，虽然水盆边缘处的冰层很难按动，但是中间的冰层稍用力按压就破裂了；
●把水放进冰箱约4个小时后取出，此时盆里的水全被冻实，之前被压破的冰面再次结冰；晃动水盆发现，冰内仍有可移动的气泡，这说冰内还有水；把水盆倒扣发现，水面下方的冰层厚度不均匀，大体来看边沿厚、中间薄，冰面呈上拱状。
实验解释：
河科大物理工程学院副教授李同伟说，自然条件下的水在0℃以下就会结冰，但除了外界温度，冰层厚度和水面空气流速、表面积大小、水的深浅和纯净度等都有关系。水流速度越小、气温越低、水越浅、风速越大，形成的冰层越厚，原因是水放热越快，结冰越快。这就是为啥面积大的水域不易结冰，面积小的水域易结冰。
河科大物理工程学院副教授王翚(huī)说，冰的承压能力与厚度的平方成正比，但不能简单套用这一公式，水中的杂质、流速、水的深度，冰中的裂纹、外界温度等都会影响冰的承压能力。
我们在实验中观察到，冰层内部呈枝杈状，在“枝杈”的连接点处、冰面的裂痕处，承载能力都较弱；水面边缘的冰层较厚，水面中心处的冰层较薄，这就是为啥看起来坚硬的冰面，人踩上去后冰面却破裂。
边缘的冰层比中间的冰层厚，冰块里能看见气泡
实验二 做外面是冰、里面是水的小冰块
实验简介：
为方便观察冰块内部结构，记者在冰格里装满水后放进冰箱冷冻室，冻成冰块后观察。
实验过程：
●每隔10分钟观察一次，因每个冰格里水较少，30分钟后冰格里的水中就出现了冰碴儿；
●约1.5小时后把冰格从冰箱里取出，倒出冰块发现，不少冰块的内部还是水，而且冰块里的裂缝、气泡都能看到。
实验解释：
王翚说，在一个标准大气压下，纯水在4℃以上表现为热胀冷缩，但在0℃至4℃之间表现为热缩冷胀，即温度越低，密度越小，这是水最重要也最奇特的性质之一。因此，冰块结冰的过程是从外到里的，制作外面是冰、里面是水的小冰块并不难，控制好时间就好。
小冰块的内部是空的，里面还有水
实验三 让矿泉水瞬间结成冰
实验简介：
您可能看过这样的视频:一瓶水轻轻摇晃后就瞬间结成冰了，这是咋回事？李同伟说，温度低于0℃时，水不一定会结冰，只要保持平衡且没有外界干扰，就会呈现出自然条件下的“过冷水”状态，如果“过冷水”状态被打破，如外部撞击、震荡、加入结晶粒子等，就会瞬间结成冰。
实验过程：
●将一瓶未拆封的矿泉水放入-10℃的冰箱冷冻室约2小时后取出；
●摇晃瓶子发现，瓶中的水早已结冰，实验失败。
实验解释：
王翚说，实验失败的原因是冰箱温度太低，想让水达到“过冷水”状态，温度、时间都要精确把握。温度过低、时间过长或实验过程中平衡被打破，水都会直接结成冰；相反，如果温度还未完全降下来，再怎么摇晃，水也无法结成冰。
王翚建议，在-5℃至-3℃的环境中，把水放2小时后再实验，最好选用没有拆封的纯净水。如果不易控制温度和时间，可以用毛巾把装有水的瓶子包起来，在毛巾和瓶子之间插入温度计，温度计显示-3℃时，把瓶子取出，注意不要摇动，这样可以增加实验成功率。（洛阳晚报记者 郭飞飞 通讯员 孙旭 文/图）
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●每隔10分钟观察一次，50分钟后，水面上出现一层薄冰，但轻轻摇晃后冰就沉入水中融化了；
●60分钟后，水面上冰层的厚度比之前有所增加，冰层并不像玻璃一样透明无暇，内部有树枝状的结晶；
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