天然冰其实是所有冰中最便宜的一种选择。所谓的天然冰,简单来说就是自然界中自然冻结形成的冰,它的化学组成其实就是固态的水,也就是我们熟悉的H2O。这种冰在自然界中随处可见,尤其是在寒冷的冬天,江河湖海表面结的那层厚厚的冰,本质上就是天然冰。因为它是大自然直接产生的,不需要经过复杂的人工制造和包装流程,所以获取成本非常低,自然也就成了最便宜的冰。
哪种冰最便宜?
你可能不知道,天然冰的便宜不仅在于它的来源,还在于它的化学本质。它的化学式是H2O,也就是水分子。在自然界中,水有气态、液态和固态三种状态。我们常喝的液态水,天上飘的雾气是气态的水蒸气,而地上结的霜、河面冻的冰就是固态的氷。因为水在地球上 abundance 极高,只要温度降到冰点以下,水就会自动变成冰。这种不需要额外添加化学成分、不需要特殊原料制备的特性,使得天然冰在成本上几乎可以忽略不计,因此它成为了最便宜的冰。
从科学定义的角度来看,天然冰指的是自然冻结的冰,它属于固态水12种结晶形态中最常见的一种,也就是冰Ⅰ-h。这个'h'代表的是六角形结构。在标准大气压下,这种天然冰的熔点是0摄氏度。虽然它看起来很普通,但它的物理性质其实挺有意思的。比如它的密度只有0.917克每立方厘米,比液态水还要轻,所以冰才会浮在水面上。这种自然的物理特性决定了它作为一种自然资源,来源广泛,价格自然也就低廉了。
深入了解一下天然冰的结构,你就更能明白为什么它是自然的馈赠。根据近代X射线的研究,冰具有四面体的晶体结构。这个结构是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构。因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%,所以冰的密度较小,约为摄氏4度时液态水的9/10。这种复杂的自然形成过程完全由物理规律主导,无需人工干预,这也是它便宜的根本原因之一。