
刚从冷冻室取出的冰块落进温度较高的饮料,常会“咔”地裂开。主要原因不是冰里的气泡突然爆炸,而是热冲击。饮料先把冰块表面加热;热量传进内部需要时间,所以外层已经升温并试图膨胀,核心仍保持低温和原来的尺寸。
相连的固体不能让各层各自自由变形,这种不同步便在冰中形成应力。冰虽能缓慢变形,却在短时间、低温条件下表现得较脆;当局部拉应力超过裂纹尖端附近能够承受的范围,原有的微小缺陷就会迅速扩展,发出清脆声响。裂缝出现后,饮料进入缝隙,还会继续传热和融化,但这是裂开后的过程,不是最初裂响的必要解释。
温差越大、冰块越大,表面与核心越容易形成明显的温度梯度;较小的冰块或已经在室温中放过一会儿的冰,通常裂得不那么响。这与厚玻璃骤冷可能破裂是同一类机制:关键不是“冷”或“热”本身,而是物体不同部分改变尺寸的速度不一致。
https://van.physics.illinois.edu/ask/listing/2679
https://openstax.org/books/physics/pages/11-2-thermal-expansion-of-solids-and-liquids
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