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冰的体积为什么比水体积大?

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2018-04-15

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  水在一个标准大气压下,4摄氏度以下热缩冷胀,4摄氏度以上才符合热胀冷缩的规律。 为什么4度以下会热缩冷胀?这与水分子的结构与水分子之间的相互作有关。 大致解释一下,就是水分子在4度以下会靠分子间的氢键形成笼状的结构,而且温度越低这种笼状结构的体系长得越大,在固态水——也就是冰里表现得最完美。
  这种笼状结构是水分子之间的一种重新排列,这种排列拉大了分子间的距离,所以水会热缩冷胀。 。

2018-04-15

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因为的密度比冰的密度大。水的密度是1.0乘以10的3次方千克每立方米,冰的密度是0.9乘以10的3次方千克每立方米,设同等质量的冰和水,根据公式密度=质量/体积,密度与体积成反比例,所以密度越大,体积就越小.

2018-04-15

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    简单的说, 因为水在四度时密度最大,就是说分子最紧密,温度再冷后,水分子就不紧密了,就是说密度改变,这样空气进去了,体积就大了 冰比水轻 --(原载1951年12月《开明少年》) 冰比水轻,大家井不觉得奇怪,其实是一件非常奇怪的事。
     咱们把一团猪油放在锅子里,等它熔化了,再加进一团去。这团凝固的猪油,一定沉到熔化的猪油 下面,决不会浮在面上。 在锅子里熔锡也一个样。锡块总是沉在融锡下面。
  差不多所有的物质都一个样,在固态的时候,密 度都比在液态的时候大。 冰的密度反而比水小,所以能浮在水面上。  在自然界中,这种情形是很少见的。 为什么冰的密度反而比水小呢?原因只有一个,就是水在结冰的时候,体积增大了,违背了“热胀冷 缩”的常规。
   水在结冰的时候体积会膨胀,这倒是大家都知道的常识。冬天到来之前,我们把放在露天的水缸齐 口埋在地面下,盖上稻草编成的缸盖,就为的提防水结了冰会把水缸胀破。   有人做过这样的试验:冬天,他在两个炸弹的钢壳里灌满了水,用木塞塞紧了,放在露天过了一夜 。
  第二天早上去看,一个炸弹壳的木塞给冰冲到了六七米以外,口子里长出一条冰柱;另一个炸弹壳裂 了一道缝,冰从裂缝里挤了出来。 到了冬天,放在露天的瓦缸都应该倒扣过来,免得积了水会冻裂。
    露天的自来水管得用稻草包扎起 来,结了冰放不出水来还是小事,冻裂了损失可大了。不能耐寒的花树果树和幼小的苗木,也得用稻草 包扎。树木的细胞里含的水要是结了冰,会把细胞膜胀破,植物的组织就给破坏了。
   到了冬天,砖墙外层涂的水泥往往会整块整块往下掉;水泥铺的场地路面往往会裂缝,甚至拱了起 来;都是冰在作怪。  水泥只要稍稍有点儿裂缝,雨水就会渗进去;要是一结冰,体积一膨胀,就把水泥 给破坏了。
   岩石崩裂也是这个道理。岩石的裂缝里积了水,冬天一结冰,体积一膨胀,就把裂缝撑大一点儿; 第二年,裂缝里积的水更多了,结了冰,裂缝就撑得更大了。这样年复一年,大块的岩石就从山上崩下 山来了。
     如果水结冰的时候体积不膨胀,对于我们来说,不就减少了许多麻烦和损失吗?初初想来,这话似 乎很有道理,可是再一想,水结冰的时候体积如果收缩,冰的密度不就比水大了吗?不就要沉到水底下 去了吗?水面上没有冰,固然可以不妨碍航行,可是水一结冰就沉底,上层的水受了冷不是又要结冰吗 ?水底的冰越积越多,最后所有的江河湖海,都非连底冻结不可了,而且永远不会融化。
    太阳的热是达 不到海洋的底层的,海洋里的植物动物当然都无法生存。我们知道,陆地上的植物动物最初都是从海边 爬上岸来的。海洋连底冻结成冰,陆地上会不会有生物也成了问题。
  这样一比较,你一定会作出正确的 判断来了。 冰不但密度比水小,还不容易传热。  水面上结了冰,能保护下层的水,使下层的水冻结得稍稍慢一 点儿。即使较小的池塘河沟,到了冬天连底冻结还是很少见的。
  连北冰洋的厚厚的冰块下面,海水还照 常流动,鱼还在自由自在地游泳。 水在结冰的时候体积要膨胀,如果硬不让它膨胀,温度即使降到0℃以下,水仍旧结不成冰。  换句话 说,水受了压力,凝固点就会降低。
  有人把水放在坚固的钢筒里做过实验,证明了这个设想。 咱们没有钢筒,也可以证明水受到了压力会降低凝固点。在冬天,我们找一大块冰来,把它搁在两 张桌子之间。拿一条铁丝弯成个环,拦腰套在冰块上。
  铁丝环下面挂个沉甸甸的秤锤。  我们会看到铁丝 会慢慢地往下扣进冰块。可是铁丝k面的冰仍旧结得好好的,没有被铁丝扣过的痕迹。这是怎么回事呢? 原来铁丝环下面挂着个秤锤,它扣在冰块上的压力是很大的,受压的一部分冰就化成水了。
  铁丝再往下 扣,它上面的水失去了压力,立刻又结成了冰。 溜冰就利用了这个原理。  冰鞋底上有一双冰刀,我们全身的重量,都在这双薄薄的冰刀上。冰刀加 在冰上的压力是很大的,使冰化成了水。
  冰刀和冰之间有了这一薄层水,像加了润滑剂似的,就可以顺 利地向前滑行了。玻璃比冰更滑溜,可是没有人能穿了冰鞋在玻璃上溜的,就因为玻璃受了压力不会融 化。   水在4 ℃时密度最大,冰的密度反而比水小(附图) 由于水分子有很强的极性,能通过氢键结合成缔合分子,如以下的结构式(虚线表示氢键)。
   液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等,当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到3。
    98 ℃(101 kPa)时,水分子多以(H2O)2缔合分子形式存在,分子占据空间相对减小,此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3。98 ℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。
  水温降到0 ℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),如下图所示。  这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小。
   水分子间以氢键连接 另外,拆散缔合分子需要消耗一定的能量,这也足以说明为什么水有较大的比热容的缘故。

2018-04-15

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  水在一个标准大气压下,4摄氏度以下热缩冷胀,4摄氏度以上才符合热胀冷缩的规律。 为什么4度以下会热缩冷胀?这与水分子的结构与水分子之间的相互作有关。 大致解释一下,就是水分子在4度以下会靠分子间的氢键形成笼状的结构,而且温度越低这种笼状结构的体系长得越大,在固态水——也就是冰里表现得最完美。
  这种笼状结构是水分子之间的一种重新排列,这种排列拉大了分子间的距离,所以水会热缩冷胀。 。

2018-04-15

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主要是冰里有气泡.还有就是密度小.

2018-04-15

48 0

看密度,水为1,冰为0。9,所以可以浮在水上,相同质量的水和冰, 体积 = 质量/密度,所以冰的体积会更大些

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