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冷冻前,液态水分子处于无序状态;而冷冻后,水分子通过氢键形成有序的六元环结构。直接冷冻的水会产生不规则的花纹,而经过沸煮5分钟后再冷冻的水,花纹数量会减少,但不会完全消失。
冰块中的花纹是由未能逃逸的空气造成的。水分子在凝固成冰的过程中会排斥其中的气体和杂质,这些杂质被逐渐推向冰块内部,形成微小的气泡。这些气泡可以通过减少水中的气体溶解度来减少,但无法完全消除。

有实验数据表明,水结成冰是通过水分子通过氢键形成有序的六元环晶格结构。而冰箱中水的凝固是从外向内的,导致气体无法顺利逃逸,最终形成冰块内部的气泡。
为了制作完全透明的冰块,需要控制冰晶的生长速度和方向。可以通过使用带有隔热层的容器,倒入冷却的白开水,然后放入冰箱冷冻区。这样可以使水结冰的速度减慢,并形成从上到下的方向,使气泡聚集在底部。经过24小时冷冻后,取出冰块,切除底部的气泡部分,即可得到较为透明的冰块。
此外,使用制冰机制作的冰块通常透明度较高,因为制冰机通过喷淋方式使水层层结冰,在中间的水未完全冻结前即停止制冰,从而形成中空的结构。