你是否看过这样的视频：寒冷的冬天，把放在阳台上的瓶装水拿进来，一拧开瓶盖，好端端的水瞬间就变成了白色的冰？明明是零下的天气，水却没有结冰，一直保持液态，结果一个小小的震动就让它一下子全部冻住了。
我们学过水在0℃结冰，但实际上，有时即使温度低于0℃，水也不会马上结冰。像这样，液体冷却到凝固点以下却没有变成固体、仍保持液态的现象，被称为“过冷（Supercooling）”。
本文将依次介绍什么是过冷、为什么会发生这种现象、它在自然和生活中以怎样的形式出现，以及对待过冷时需要了解的事项。
理解过冷
在凝固点以下也不结冰的液体
过冷是指物质已经越过了本应发生状态变化的温度，却仍保持原来状态的现象。就水而言，是指温度降到0℃以下也没有变成冰、仍然是水的状态。这时的水被称为“过冷水”。
过冷的液体外表看上去与普通的水没有区别，却处于非常不稳定的状态。就像勉强停在斜坡上的球一样，只要有一点点诱因，它就会一下子变成更稳定的状态，也就是冰。所以，摇晃瓶子或放入一块冰，冰晶就会瞬间蔓延开来。
过冷并不是水所独有的现象。金属、制造玻璃的原料以及各种溶液中也会出现，它是化学和材料工程中的重要研究对象。
一般认为，最早记录过冷现象的是以温标闻名的德裔科学家丹尼尔·加布里埃尔·华伦海特（Daniel Gabriel Fahrenheit）。他报告说，1724年他观察到，抽去空气的玻璃容器中的水即使冷到凝固点以下也不结冰，而一摇晃容器就立刻冻结了。这一观察作为早期记录留存下来，表明水何时结冰并不只由温度决定。
为什么不会马上结冰
之所以会发生过冷，是因为液体要变成固体，首先需要“种子”。
（1）有了晶核才会结冰
水要结冰，首先要有几个水分子按照冰的形状整齐地聚集起来，形成一个小团块。这个团块叫作晶核，晶核形成的过程叫作成核（Nucleation）。晶核太小的话很快又会散开，只有长到一定大小以上，冰才能蔓延开来。
（2）杂质和表面起到种子的作用
普通的水中有灰尘、小气泡以及容器粗糙的表面等，它们很容易为晶核的形成提供场所。相反，如果把干净的水装在光滑的容器里静静地冷却，可以充当种子的地方很少，就容易发生过冷。
（3）纯净的水能坚持到低得多的温度
几乎不含杂质的极小水滴，即使在零下30℃以下也可能不结冰，据了解，要到大约零下38～40℃才会自发冻结。
自然与生活中的过冷
过冷比想象中更常在我们身边发生。
- 云（Cloud）：即使在零下的云中，也含有大量没有结冰的过冷水滴。飞机穿过这样的云时，水滴一接触机翼就会冻结，可能造成结冰。
- 冻雨（Freezing Rain）：在高空融化成雨的水滴，穿过近地面零下的空气层，以过冷状态落下，一接触地面或树枝就立刻冻结，形成透明的冰层。道路上危险的薄冰也可能这样形成。
- 冰沙饮料（Slush Drink）：把在冷冻室里过冷的饮料拿出来摇一摇或倒出来，当场就会出现冰碴，也有人把这当作一种乐趣。
也有利用类似原理的物品。按压式暖手宝利用的是醋酸钠溶液虽然低于应当凝固的温度却仍保持液态的状态。掰动里面的金属片，就会开始形成结晶，溶液凝固时释放热量，让手变得暖和。
对待过冷时需要了解的事项
过冷也可以成为有用的技术。在食品领域，人们一直在研究如何在不冻结的前提下，把食材保存在略低于凝固点的温度下，以更长时间地保持新鲜。由于不会形成冰晶，细胞受到的损伤较小，这是它的优点。
但要记住，过冷状态随时都可能被打破。仅仅一点震动或温度变化就可能让它一下子全部冻结，因此利用过冷的装置必须精确地控制温度。在预报有冻雨的日子里，路面即使看起来是湿的，也可能已经结冰，开车和走路时最好更加小心。
此外，过冷还表明，“到了0℃就一定会结冰”这种简单的想法并不总是正确的。状态的改变不仅需要温度，还需要开始变化的契机，这是过冷带给我们的重要启示。
过冷是物质过了该结冰的时候仍保持液态的奇妙现象。了解了这一现象，冬日天空中的云和结冰的道路、冷冻室里的饮料乃至暖手宝，都能让人耳目一新。
明白变化不仅需要条件，还需要开始的契机，这正是深入理解物质变化的科学第一步。
