防凍液知識：水為何會具備「熱脹冷縮&冷脹熱縮」兩種特點

丙三醇與水互溶嗎

問題：

汽車防凍冷卻液冬季是否需要更換，跨區域自駕是否需要調整呢？

2020年的冬天可能會比往年更冷一些，汽車的防凍也就成為了重要的話題；內燃機使用的冷卻液同時具備防凍的功能，所以統稱為「防凍冷卻液」（下文簡稱防凍液）。

家用汽車使用的防凍液大多為EG-乙二醇水基型，主要成分是乙二醇和水；原因是這種化學原料的製造成本最低，同時流動性相比丙二醇和丙三醇（甘油）都要理想一些。同時以6：4的比例與水調和，可以實現的最低凝固點為﹣48。3℃，這就基本可以保證還能開車的區域的防凍液不會結凍，但是不同區域使用的防凍液標準是有區別的哦。

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檢查方式

防凍液主要使用蒸餾水或去離子水，然而不論哪種水，成本都要比EG低得多；而不同地區的冬季最低溫又有很大的差值，比如在閩粵瓊感受不到冰點，但是在黑吉遼卻能低至零下二三十度。

所以在南方地區使用的防凍冷卻液的EG佔比就會很低，混合溶液的冰點能達到﹣10/20℃區間也就足夠了；而北方地區使用的防凍液就會有更高的EG佔比，那麼自駕跨度過大的話，按照目標地最低溫的標準調整也就很有必要了。比如某些車輛在南方長期使用，但是冬季返程會開到北方，不調整的話則必然結凍。

重點：防凍液如果長期用蒸餾水補充，冬季最好混合一次同類型防凍液；

內燃機在執行中會造成防凍液的正常蒸發，蒸發損耗的主要成分是水分子，但是EG雖然揮發性能差但也不是不會減少。所以一般都會建議加註三次蒸餾水之後，按照消耗量再補充一次防凍液；否則比例降低也會造成冰點溫度的升高。

而反之如高頻率地補充了冷卻而不是用蒸餾水的話，再補充一次水也很重要；因為損耗的主要是水，補充防凍液會讓蒸餾水比例降低。但是EG佔比只要超過60%，冰點溫度同樣會升高哦。

問題：汽車防凍液真的怕結凍嗎？答案顯然是肯定的，因為結凍之後啟動發動機時，防凍液沒法正常的在缸蓋流動，也就是無法為缸蓋進行散熱降溫；做功溫度是超千度的，不透過防凍液進行規律的迴圈，機體材料必然會受損。

同時防凍液一旦結冰的話，貯存防凍液的散熱水箱與管道很有可能被漲破——因為水結冰後會膨脹！

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趣味知識

水在4℃以上的環境中符合「熱脹冷縮」的規律，但在低於該標準並結冰後，體積不僅不會縮小，反而還會膨脹變大。

熱脹的原理很好理解，熱能會加大分子的運動強度與頻率；也就是水分子會高頻率的振動與碰撞，且碰撞程度加大後水分子運動的距離也會加大，可以理解為每個水分子都需要更大的空間來“不規則搖擺”。所以加熱後的水蒸氣的體積會很大，在高溫環境中水是符合“熱脹”原理的。

而在四度以上的冷縮也很容易理解，熱能減少後空氣運動頻率與程度下降，水分子不是那麼的“互斥”；而是水分子以更“密實”的狀態抱在一起，間隙的縮小當然會讓水的體積縮小一些。

問題：水分子包括兩個氫原子和一個氧原子，氫原子帶正電荷，而氧原子帶負電荷，所以H20才能牢牢的形成水分子。但是這些水分子並不會完全單獨的分離，因為水分子的氫原子與另一個水分子的氧原子會“相吸”，吸引後會成為氫鍵-締合水分子。

在水還是液態的狀態中，水分子會像蛛網一樣連線，但是結構仍然是不規則的，畢竟水分子的狀態還是不夠穩定的，但是在結冰後是會發生變化的哦。

溫度的下降會讓水分子變得更加“怠惰”，也就是進入了非常穩定的狀態；此時大量氫鍵組成的締合水分子也會趨於達到穩定的結構，也就是六方晶系晶格。這種排列方式擴大分子之間的間隙，具體到水變成冰則是體積的擴大；所以汽車水箱裡的防凍液如果結冰，主要成分的水的膨脹就有可能撐破水箱了，這就是建議檢查防凍液的原因。

（下圖為結凍的防凍液）

編輯：天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權釋出

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