水溶液冻结时的气泡现象

水溶液冻结过程中的气泡现象

水在降温过程中，水中溶解的空气体积会大大增加。当水冻结成冰时，在水中空气的溶解情况可以分为两个步骤，水从初温降至冻结温度（或过冷温度），这是由于温度的降低，将有更多的空气进入水中；当水开始结晶后，随着冰晶的生成，溶解在水中的绝大部分空气将会析出，这时冰水界面将会有气泡产生。如果冻结是在开放的空间完成，冻结过程进行的比较缓慢时，气泡的生成量会更多，这是一种普遍现象。

这些气泡的生成对生物体低温保存、食品药品冷冻干燥的影响使我们所关心的问题。气泡并不是贯通的，到冻结结束，会形成大小和间距均匀分布的气泡。

溶液的冷却速率或冰晶生长速率是影响单位体积内气泡数量的重要因素，但不是唯一因素。

结论，在冻结时气泡的生成大小和数量，是空气析出的速率与冰晶生长速率两者竞争的结果。在慢速冷却时，空气的析出占了主导地位，因此在最终的冰晶中将会有可见的气泡生成；高速冻结时，冰晶的生长速率占了主导地位，使得在最终的冰晶中只能形成数量众多但非常细小的气泡。