為什麼冰箱內取出的飲料瓶上有水滴的科學故事

在炎熱的夏日，一杯冷飲就是一個絕對的誘惑！在暢飲的同時，你可能注意到，從冰箱內取出的飲料瓶表面會在很短的時間內出現大量的水滴。難道是飲料通過瓶體滲透出來了嗎？當然不是！若想了解這種現象發生的原因，就得從我們每時每刻呼吸着的空氣説起。

空氣是由78%的氮氣、21%的氧氣以及1%的稀有氣體和雜質組成的混合氣體。由於自然界江河湖海里的水會蒸發汽化，或者動植物呼吸作用，我們日常生活環境內的空氣中還含有水蒸氣，這種含有水蒸氣的空氣叫作“濕空氣”。濕空氣中含有的水蒸氣越多，潮濕感就越明顯；有時候，我們甚至會使用“空氣中都能擰出水來”這樣的話來形容濕漉漉的空氣。

在大氣壓力下，空氣“吸納”水蒸氣的能力並不是無限度的，含濕量存在一個最大值，對應狀態下的濕空氣稱為飽和空氣，此時水蒸氣的壓力和温度分別稱為飽和壓力和飽和温度（飽和温度即飽和壓力下水的沸點）。若空氣中水蒸氣的量大於這個最大值，那麼水蒸氣的壓力就會大於其飽和壓力，就會發生氣液相變，即多餘的水蒸氣將不得不凝結為水滴，在這種情況下，根本無需“擰”，空氣也會析出水來。

飽和空氣的含濕量與環境温度密切相關，環境温度越低，水蒸氣的飽和壓力就越小，濕空氣所能“吸納”的水蒸氣就越少。環境温度為34℃時飽和空氣含濕量為34.94克/千克，那麼若這時水蒸氣為34.00克/千克，並未達到飽和狀態；當天氣變化導致温度降低至30℃，這個温度下最大值僅為27.52克/千克，將會有6.48克/千克的水蒸氣凝結為水滴並從濕空氣中析出，即“結露”。

在夏季，從冰箱內取出的飲料瓶的表面温度遠遠低於環境温度，飲料瓶表面與空氣之間將會發生熱量交換，導致飲料瓶周圍空氣的温度逐漸降低，並且越靠近瓶壁，温度越低。如此一來，濕空氣將因冷卻作用漸漸趨於飽和，繼而就會在瓶壁上結露，析出小水滴，並附着在飲料瓶外壁面上。若是將瓶內飲料已經結冰的瓶子擱置在室內，不久之後，瓶壁表面會出現一層霜。這是由於瓶內冰塊與附着在外壁面上的小水滴之間的熱量交換作用導致水滴自身温度低於0℃，發生結冰所致。