作者mantour (朱子)
看板Physics
標題Re: [問題] 為什麼調酒可以被搖盪至0度以下?
時間Sat Aug 2 10:32:06 2025
※ 引述 《brotherlikes (兄弟喜歡打安打)》 之銘言:
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: 【題目】(題目的文字敘述,如有圖片亦可提供圖片)
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: 正常用搖盪法做出的調酒,溫度可以下降到約-7°C左右。(參照《從科學的角度玩調酒
: 》一書以及個人體感)
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: 但是一般家用冷凍櫃的冰塊溫度在結凍後頂多也只會在-15°C,在雪克杯裝滿的情況下(
: 約200克冰塊)以冰的比熱0.5cal/(g/°C)算,和常溫的60ml基酒加上約各20ml的糖漿和
: 檸檬汁,平衡溫度是絕對會在0°C以上的,更遑論市面上酒吧所使用的冰塊多是表層尚未
: 完全結凍、溫度更高的冰塊。
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: 因此在降溫過程中應該主要是由冰塊釋放潛熱並以溶化熱來吸收酒液降溫所需的能量,但
: 冰塊表層,接觸酒液的部分應該是在0°C處於固液共存的狀態,這樣要如何讓調酒降到更
: 低溫?
:
: 【瓶頸】(解題瓶頸或思考脈絡,請盡量詳述以利回答者知道要從何處講解指導)
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: 以我粗淺的猜測,液體內的分子溫度分布可能會是一個類似馬克士威-波茲曼分布的曲線
: (如以下AI圖)
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: https://i.imgur.com/abfT9NH.jpeg
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: 因此在雪克杯內部,可以分為0°C以上的酒液分子和以下的。在0°C以上酒液接觸冰塊的
: 時候,自然熱由酒液流向冰塊,冰塊吸收溶化熱並使酒液降溫;而在0°以下的酒液接觸
: 冰塊時,因為雪克杯內部正在被劇烈搖盪,所以冰塊表層的水分子沒有一個適於凝結的環
: 境故熱無法被液體中的水分子所吸收。
:
: 但我無法解釋的是那些首先達到0°以下的分子為何不會在放熱達到0°時就停止,AI說這
: 在微觀下是會發生的,但我不確定是否正確,故希望板上大大們能替我解惑。
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: 小弟大學讀的是文組,故若理解或用詞上有所偏誤還請各位多多見諒,感謝!
:
:
原文的推文都解釋得很清楚,我再幫原Po整理一下
原Po的問題有一個簡單的解釋:
在一大氣壓下,水跟冰會有一個平衡溫度,不管什麼溫度的水跟冰放在一起,只要最後冰沒
有完全融化,水也沒有完全
變成冰,最後整體都會趨於0度C,也就是冰水共存的平衡溫度。在這個溫度下,冰變成水的
速率和水中的水分子變成冰的速率剛好相同而達到動態平衡。如果整體溫度高於平衡溫度,
冰就會融化吸熱讓整體溫度下降;如果整體溫度低於平衡溫度時,水就會結冰放熱提高整體
溫度,最後整體溫度都會回到平衡溫度。
而純冰如果跟酒精溶液放在一起,平衡點還是0度嗎?我們可以做實驗看看。
如果把一杯水從室問開始降溫,當溫度降到0度的時候,水就會開始結冰,此時我們就知道
,冰水共存的平衡溫度是0度C。
同樣的如果把40% v/v 的酒精水溶液從室溫開始降溫,結果會發現溫度要降到大約-27度C左
右,溶液中的水分子才會開始結冰,所以冰和40%的酒精溶液的平衡溫度是-27度而不是0度
。
所以冰跟40%酒精放在一起,如過冰沒有完全融化,整體溫度會趨向於-27度,所以有可能會
降到0度以下。
這就是水溶液的凝固點下降現象。而且不只是酒精,如果在水裡加鹽也會有類似的作用。
這個現象的成因,比較簡化的說法是你可以想成水中的雜質減慢了水溶液中的水分子變成冰
的速率,所以要在更低的溫度水變成冰的速率才會跟冰融化成水的速率達到平衡。
也就是說,冰跟40%的酒精共存時的平衡點,是-27度C,只要溫度高於-27度,冰就會繼續融
化吸熱,讓整體溫度繼續降低。
你可以自己做一個實驗,先把一大塊冰放在水裡,等他達到冰水共存的平衡溫度0度C時,再
往水裡一點一點加入室溫的高濃度酒精,只要冰塊沒有完全融化,你就會發現平衡的溫度會
隨著加入的酒精越多而慢慢降低。最後整體溫度也會變成低於0度。
總結來說,你一開始立論的基礎
“加入0度的冰不可能把液體降到0度以下” 和 “冰在0度以上才會開始融化” 都是符合常
識和直覺但是其實不正確的觀念。
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※ 編輯: mantour (223.137.161.1 臺灣), 08/02/2025 11:05:51
1F:推 a22028504: 好觀點!溶液溫度會降到兩成分固液共存時的溫度 08/03 07:41
2F:推 logstar11: 推 不過另外想問酒精那個例子 如果冰的溫度沒超過 08/06 20:51
3F:→ logstar11: -27° 那頂多就是下降到冰的溫度吧 或者冰全部轉成 08/06 20:51
4F:→ logstar11: 水的消耗熱量不足以下降到-27°之類的 08/06 20:51
5F:→ logstar11: 跟平常加冰進水一樣 只是現在水的凝固點降低而已 08/06 20:51
6F:推 sunev: 以上都好想像,麻煩的是冰溶成水之後,會降低酒精的濃度, 08/07 11:59
7F:→ sunev: 進而改變凝固點。 08/07 11:59
8F:→ mantour: 0度的冰放在0度的酒精水溶液中,冰就會開始融化吸熱並且 08/16 11:19
9F:→ mantour: 溫度會下降直到冰全部融化或溫度達到酒精水溶液的凝固點 08/16 11:19
10F:→ mantour: (實際溫度視最終的酒精濃度而定,但一定低於0度)。搖 08/16 11:19
11F:→ mantour: 晃只是加速冰融化,不搖溫度也會下降。 08/16 11:19
12F:推 orze04: 搖晃本身讓冰塊彼此摩擦,使水分子難以在冰塊表面繼續成 08/22 13:15
13F:→ orze04: 晶,不是這個嗎? 08/22 13:15
14F:→ mantour: 不是 08/23 07:35
15F:→ mantour: 如果沒有酒精或其他溶質,你怎麼搖都沒用 08/23 07:37
16F:→ mantour: 濃度夠高的酒液在那個溫度根本不會結冰,而不是因為搖晃 08/23 07:47
17F:→ mantour: 阻止冰生成。 08/23 07:47
18F:→ mantour: 實際上搖晃會同時加速冰生成和融化的速度,如果溫度低於 08/23 07:49
19F:→ mantour: 酒精溶液的凝固點時,搖晃反而會促進冰生成 08/23 07:49
20F:推 sunev: 搖晃是加速達到平衡,就好像你把冰塊放到溫水裡,搖晃會融 08/23 14:32
21F:→ sunev: 得比較快。 08/23 14:32