五、真空中雨滴的状态

有很多小伙伴在留言中表示，“真空中，雨滴会在下落过程中完全蒸发掉，不会掉落到地面”，其实只说对了一半，外部压强确实对水的状态有巨大的影响。让我们先来看下面这张水的相图。

水的三相状态图

将一滴水放在一个巨大的真空中，我们可以认为这滴水是处在一个开放的真空当中。大家要注意一下，讨论任何一个物理问题，前提条件非常重要，因为条件变化了，物理过程也会随之变化。

压强的确会影响水的凝固点，这点可以从水的相图中直接得到。水的固态、液态、气态就是三种相。相图就是在一个坐标系中将固态、液态、气态对应的区域区分开。坐标系的横轴表示温度，纵轴表示压强，不同温度和压强下水是固态、液态还是气态就可以直接在相图中得到。

大气中的小水滴聚集成云

图中，土黄色区域代表固态，绿色区域代表液态，蓝色区域代表气态。从图中可以看到，当温度低于一定值（251.165K）时，不论外界压强是多少，水都不会以液态的形式存在。当压强低于一定值（611.73Pa）时，不论温度是多少，水也不会以液态的形式存在。在更低压强及更低温度下，水只能以固态的形式存在。

也就是说，当外部压力足够小，小到接近零；外部温度足够低，低到接近零的时候。这滴水会突然进入到一种气态、液态、固态共存的状态。再说得通俗点，就是水会一边沸腾一边结冰。

冰雹

六、那么水会都蒸发掉吗？

并不会，而是只能以固态冰的状态存在。这是因为水的蒸发或者是升华都会带走热量，从而导致剩余的那部分冰（水）的温度进一步降低，从而减慢蒸发或者是升华的速度。所以一个小冰晶完全变成气态的过程会很漫长。

可能有人看到这里会说这些都是理论上的，有什么事实上的证据吗？这个还真有。在太阳系海王星之外的柯伊伯带以及更远的奥尔特云有大量的冰块。我们偶尔能看到的彗星其实也是类似的冰块组成的，它们在宇宙中穿梭了几十亿年仍旧没有完全蒸发掉。

流星冰核

这些由冰组成的天体之所以能够保持固态是因为它们满足成为固态冰的条件：那里是一片黑暗寒冷之地，同时外太空中压强几乎为零。水在这样的环境下只能以固态冰的形式存在。

七、万米高空自由下落水滴速度的计算

这个计算就很容易了，任何一个高中理科生都会。在做计算前，我们还是要先强调一下前提条件，真空中自由下落的水滴。这样问题就简单了，因为作用在水滴上的力只有重力。我们可以利用公式v=（2gh）^(1/2)进行精确计算。

由于下落高度h是固定值：1万米，这里面只有重力加速度g是一个比较复杂的物理量，这是因为地球上不同地点，不同位置，重力加速度的值都会有一定的差异。我们取一个近似值10米每秒的平方，因为开平方之后，这个误差会更小，所以作为估算，并不会引起很大的误差。

基本公式

将这些数值代入公式后，我们计算得到，当这个小水滴从一万米高空到达地面时，其速度大约为447米每秒。常温常压下空气中声音的速度为340米每秒，为1.3倍的音速。所以我才说是接近1.5倍音速。

这个速度有多快呢？光看数值大家可能并没有什么感觉，但我可以告诉你，这个速度是手枪子弹出膛速度的上限。看上去是不是很可怕？但其实动能并没有多少。这是因为一滴水质量太小，即使它完全结成冰，其最后打击到人身体上的动能大约为5焦耳（一滴水按照0.05克计算）。

飞机突破音障

八、究竟会不会伤人或者致人死命？

一般9MM手枪子弹头重量8克,出膛速度在300米每秒左右，根据动能公式,它的出膛动能在0.008kg*(300M/S）^2/2方也就是360焦耳左右。对比小水滴（小冰珠）的数据，手枪子弹出膛动能是这个小冰珠的180倍。

从1万米高空中自由下落（不计空气阻力）的小冰珠砸到人身上能释放的动能很小。这里提供一下参考数据： 使人丧失战斗力的弹头动能为78.5J，穿透头盔或避弹衣的弹头动能，钢芯弹为304J，铅芯弹为412J。参考让人丧失战斗力的数据，也只是其15分之一。可见，这个小冰珠（小水滴）是不能致人死命的。

子弹出膛瞬间

不过考虑到我国仿真枪的枪口动能标准，“符合《中华人民共和国枪支管理法》规定的枪支构成要件，所发射金属弹丸或其他物质的枪口比动能小于1.8焦耳/平方厘米（不含本数）、大于0.16焦耳/平方厘米（不含本数）的”，这个小水滴的动能很明显超过了这个标准，虽然不能致命，但是已经能够伤人了。

结束语

从我们前面的分析可以看出，一滴水从万米高空中的真空环境落下，其经历了由水滴变成小冰珠的物理过程，尽管其到达地面的时候速度非常快，但由于其质量很小，所以其释放的能量不足以致人死命，但仍然可以伤人。