水溶液凍結(jié)過程中的氣泡現(xiàn)象

水在降溫過程中，水中溶解的空氣體積會(huì)大大增加。當(dāng)水凍結(jié)成冰時(shí)，在水中空氣的溶解情況可以分為兩個(gè)步驟，水從初溫降至凍結(jié)溫度（或過冷溫度），這是由于溫度的降低，將有更多的空氣進(jìn)入水中；當(dāng)水開始結(jié)晶后，隨著冰晶的生成，溶解在水中的絕大部分空氣將會(huì)析出，這時(shí)冰水界面將會(huì)有氣泡產(chǎn)生。如果凍結(jié)是在開放的空間完成，凍結(jié)過程進(jìn)行的比較緩慢時(shí)，氣泡的生成量會(huì)更多，這是一種普遍現(xiàn)象。

這些氣泡的生成對(duì)生物體低溫保存、食品藥品冷凍干燥的影響使我們所關(guān)心的問題。氣泡并不是貫通的，到凍結(jié)結(jié)束，會(huì)形成大小和間距均勻分布的氣泡。

溶液的冷卻速率或冰晶生長速率是影響單位體積內(nèi)氣泡數(shù)量的重要因素，但不是單一因素。

結(jié)論，在凍結(jié)時(shí)氣泡的生成大小和數(shù)量，是空氣析出的速率與冰晶生長速率兩者競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。在慢速冷卻時(shí)，空氣的析出占了主導(dǎo)地位，因此在最終的冰晶中將會(huì)有可見的氣泡生成；高速凍結(jié)時(shí)，冰晶的生長速率占了主導(dǎo)地位，使得在最終的冰晶中只能形成數(shù)量眾多但非常細(xì)小的氣泡。