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你有没有想过，当我们将水冻结时，它会膨胀，这就是为什么冰能浮在水面上，也是为什么罐子和瓶子在冰箱里会膨胀甚至爆炸的原因。但是，当水被压缩时，它却会融化。这听起来是不是有点违反直觉？让我们一起探索这个神奇的现象。
设想一下，如果我们尝试在压缩的同时将水冻结，会发生什么？比如，如果我们在一个超级坚固、无法膨胀或拉伸的压力容器内，将水温冷却至0摄氏度以下，会发生什么？
如果你认为水在冷却到0摄氏度以下时会冻结，那么你只对了一半。因为当水冻结时，它会膨胀，从而产生压力，这个压力足以使水再次融化。这就产生了一个看似矛盾的情景：水在冻结的同时也在融化。这听起来像是一个悖论，但事实上，这只是一个相图。
在水的相图中，我们可以看到，在正常大气压力下，当水温降低时，它会从液态变为固态。但是，如果水温在-4摄氏度且大气压力下已经冻结，当我们增加压力时，固态的水会重新变为液态。
那么，如果我们不讓水在冻结时膨胀，会发生什么？当水温低于0摄氏度时，水会倾向于冻结，但只有部分水能够冻结，因为任何冻结的部分都会膨胀，从而增加容器内的压力。最终，压力会增加到足以阻止更多的液态水在该温度下冻结的程度。
如果我们继续冷却容器，更多的水将能够冻结并膨胀，直到压力再次增加到足以阻止更多液态水冻结的程度。这个过程会一直持续，直到容器内的水温足够低，压力足够高，剩余的液态水能够冻结成一种叫做冰III的相位。冰III在冻结时收缩并变得更密，从而为整个容器提供更多的空间，使其完全冻结成冰。
所以，这里并没有悖论，水的相位可以是多元的。当温度足够低，压力足够高时，剩余的液态水可以冻结成冰III，而一些仍然是我们的常见冰（称为冰Ih）。
那么，容器是否会完全变成冰呢？答案是有可能的。当温度足够低，压力足够高时，剩余的液态水可以冻结成冰III，这种冰在冻结时收缩并变得更密，从而为整个容器提供更多的空间，使其完全冻结成冰。
在这个探索过程中，我们发现了水的非二元特性。所以，下次当你看到冰时，不妨思考一下它的奇妙变化。如果你对这个话题感兴趣，不妨去看看Brilliant这个互动科学和数学学习平台，他们有从逻辑到计算机科学基础，再到量子力学和无穷大的各种课程。通过实践学习，你可以更深入地理解科学和数学。
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