德州的天气状况简直是一场可怕的灾难。寒冷的气温，加上停电，意味着许多人被困在家里，没有暖气。最重要的是，德克萨斯州的大多数房屋和建筑在设计上并不适合长期低于冰点的温度。这意味着也有很多水管被冻坏了。不好的。
但每个人都想用自己拥有的东西来解决问题。你可能已经在推特上看到过这张照片，数据和社会科学家鲁曼·乔杜里在休斯顿郊区的一家快餐店外拍下了这张照片，在那里，某个聪明的人显然试图用一堆汉堡面包来隔绝一根管子。
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我们给这家店的经理打了电话，他说他们对此一无所知。因此，在没有任何情报的情况下，我们想知道:这真的可行吗?为什么水管在寒冷的天气会爆裂呢?让我们开始吧。
冰冷的水很奇怪我们生活在一个水的世界(H2O)。水有气态(水蒸气)、液态(湿的东西)和固态(冰)。但是水很奇怪。它做了一件大多数其他物质做不到的事情——液体的密度大于固体的密度。
但水不只是在变成冰的时候漂浮;它结冰时会膨胀。它扩大。如果你有1克液态水变成1克密度更低的冰，它需要占据更多的体积。液态水变成冰的过程中膨胀的力量是如此强大，以至于它可以冲破容器。如果你不小心在冰箱里放了一整瓶水，你可能会看到这种情况，但它也会破坏钢铁等金属。
这是我在实验室找到的一个旧的物理演示。它被称为冰炸弹，不是因为它是由冰构成的，而是因为冰会让它爆炸。检查出来。
照片:瑞德艾蓝
这是一个小的钢制容器，顶部有一个螺丝螺母。你把它装满水(不留下气隙)，然后冻结它。当里面的液态水变成冰时，压力大到足以打破钢制容器。我总是觉得这有多棒因为你用热能让物体爆炸而不是增加它。
所以，想象一下，这个钢制的容器是进入你房子的水线。(除非你收集雨水或用氢和氧制造水，否则你可能有一个。)如果太冷的话，水会结冰，水管会爆裂。这是不好的。现在来回答一些问题。
为什么这种情况在南方不经常发生?住宅用水管道几乎都在地下，这是一件好事。尽管夏季和冬季的气温变化很大，但地面温度却很稳定。在南部各州，地面温度不太可能低于冰点——所以管道中的水也会高于冰点(并保持液态)。
但也有一些例外。在一些气候温暖的地方，不是所有的水管系统都在地下，会穿过空气区域。(哎呀，我的阁楼里有水管，而且我住的地方比较暖和)。虽然冷水(比如1摄氏度)和暖冰(0摄氏度)之间的温差很小，但能量差别很大。把水从固态变成液态需要相当多的能量。我们称之为聚变潜热。对于水，它的值是344焦耳每克。这可能很难理解，那么举个例子怎么样?
假设你有一升冰(质量约为1000克)。如果你想把0°C的冰变成1°C的水，它需要34.4万焦耳的能量(加上一点点多的能量来提高水的温度)这是多少能量?好吧，假设你有一部智能手机，电池是3000毫安时(毫安小时)。这就等于41000焦耳。所以，它可能有足够的能量运行你的手机一整天，但你需要8或9部手机融化所有的冰。
这其实是件好事。这意味着你可以用融化的冰来冷却你的饮料——实际上你不需要那么多冰。这也意味着你需要从你的管道中移除相当多的热能来让它们结冰。一个寒冷的夜晚可能不足以让你的水管爆裂。
水龙头开着有帮助吗?是的。好吧，想象你在一个水管里。(是的，你现在超级小。)如果水是静止的，你可能会卡在暴露在冷空气中的管道的一部分。你可能会冻住，然后你就得把水管弄断。但现在假设这是流动的水，由一个水龙头轻微滴水引起。你仍然是管子里的一个小人，但现在你也在移动。你穿过一段冰冷的管道，你会觉得冷，但你不会冻住。相反，你只需要搬到房子的其他地方。
哦，但是更多的水从地下管道的主管道流入管道的寒冷部分。它会冻结吗?可能性不大。记住，水管是在地温下的，这几乎肯定不会低于冰点。所以，流入的水不是特别冷，希望它不会结冰。
什么是 布特绝缘?绝缘有帮助。如果你在任何暴露的管道周围包裹一些泡沫绝缘材料，它的作用就像你的冷却器或绝缘饮料杯一样。隔热层降低了能量通过热相互作用从热的物体转移到冷的物体的速率。如果你把冷饮放在桌子上，能量就会转移到饮料中，使其温度升高。另一方面，把饮料放在冷却器中，可以增加保温，降低能量传递的速度，因此饮料需要更长的时间来加热。
对于管道周围的泡沫绝缘材料来说，水比空气要热，所以这降低了能量从水中转移出来的速度。记住，如果你从水中取走足够多的热能，它就会发生从液体到固体的相变——这是不好的部分。所以，是的——绝缘那些管道。
你能用汉堡面包做隔热材料吗?现在我们要认真了。这就是你想要的答案，我现在就告诉你。我想答案是肯定的。是的，在暴露在外的水管周围放上汉堡面包可以增加保温层，减少水管结冰(破裂)的几率。
但这是怎么做到的呢?空气绝对是最好的绝缘体之一。这并不等于没有(真空)，但它仍然相当有效，而且比真空绝缘体更容易制造。事实上，这是大多数绝缘体背后的理念:呼吸一些空气。你知道是什么让橡胶泡沫成为这么好的绝缘体吗?是的,空气。泡沫内部有微小的空气空间。那件漂亮的羊毛夹克怎么样?它的空气。羊毛能吸收空气，这使它成为很好的绝缘体。甚至你的墙壁和阁楼上的玻璃纤维绝缘材料也只是为了隔离空气。
来个汉堡包怎么样?我不知道你是否仔细观察过圆面包，但如果你仔细观察过，你会看到空气。我的意思是，面包看起来主要是空气——面团里的那些小气泡让它在烘烤时膨胀。所以，我猜这些圆面包可以作为管道绝缘体。这绝对不会让情况变得更糟，所以值得一试。损失一堆面包可能比修理破水管便宜。
