為什麼 冰會浮在水的上面?




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冰是水的固體,冰的密度應該比水的密度高,為什麼冰會浮在水的上面?





因為冰的密度比水小 水是一種很特殊的物質,它4攝氏度時密度最大,但是此時它還是液態,而不是象其他物質密度最大時處於固態. 1密度:同一樣物質,在一般情況下,他的密度大小是有變化的,一般是氣態密度大於液態,液態密度大於固態。當然,水屬於這種“一般情況”,冰又是水的固態形態(這不用多說了吧),所以冰的密度較小。 2浮力:浸在液體的物體受著液體的浮力,而這力是小於等於這物體的質量的。當小於時,物體會沉。當等於時,要進行討論:如果該物體的質量等於與他等體積的溶液的質量,他會是懸浮狀態;如過該物體的質量小於與他等體積的溶液的質量,他會是漂浮狀態。 分析兩者,明顯的,等體積的水的質量一定大於等體積的冰,所以屬漂浮狀態。 所以,冰會浮在水面。 2007-06-01 17:40:10 補充: 在20℃時,水的熱導率為0.006 J/s·cm·K,冰的熱導率為0.023 J/s·cm·K,在雪的密度為0.1×103 kg/m3時,雪的熱導率為0.00029 J/s·cm·K。水的密度在3.98℃時最大,為1×103kg/m3,溫度高於3.98℃時,水的密度隨溫度升高而減小 ,在0~3.98℃時,水不服從熱脹冷縮的規律,密度隨溫度的升高而增加。水在0℃時,密度為0.99987×103 kg/m3,冰在0℃時,密度為0.9167×103 kg/m3。因此冰可以浮在水面上。





冰既density細過水,所以冰會浮在水的上面在冬天,只要溫度計的水銀柱下降到0oC以下水就會結冰。大多數物體都是熱脹冷縮的。水在4oC以上的時候,也是熱脹冷縮,但是當它在4oC以下的時候,溫度愈低,它的體積反而膨脹,直到結成冰為止。由於膨脹,冰就比同體積的水要輕一些。因此,冰總是浮在水面上,而且總是水面上先結冰。應該說,冰的這種怪脾氣,對人類是很有好處的。要是冰和別的物體一樣,也是熱脹冷縮的話,那麼,天一冷,水面上結成的冰會不斷向下沉,到了最後,江河、湖汨裹的水,會連底凍起來。寒冷的冬天,河面上往往結著很厚的冰,甚至人還可以在上面走路或進行滑冰運動。但在冰下面的水裡,魚和蝦能照樣游動。為甚麼魚蝦不會被凍死呢,就是由於4oC的水保護了它們。水是一種非常有趣的東西,自然界的物質都遵守著物理與化學的自然規律,惟獨水不遵守。水的特性讓許多科學家「跌破眼鏡」。水是最平凡又是最奇妙的東西,至今仍使許多聰明的人百思不解。不過幸好水不遵守自然界的常規,否則所有的生物都無法生存。例如自然界的常規是溫度愈低,物質的密度就愈大,但是水的密度在4℃時最大,水由4℃到0℃,溫度降低,密度反而減少。如果水的密度是0℃最大,在冬天時,所結的冰會沉到水底,而表面的水又會繼續結冰下沉去,如此整個海洋、湖泊、河川從水底到水面都會結成冰塊。沒有一條魚、沒有一株水草,能夠生存在冰塊裏,整個水域會變為毫無生命氣息的地方。但是事實不是這樣,冰的密度比4℃水的密度小,所以水結冰時是浮在水面上,不會沉到水底去。水面上結了冰就會隔絕水與冷空氣的接觸,因此冰結到某一個厚度後就會停止。這樣冰天雪地的南北極,企鵝仍然可以在冰塊底下找到豐富的魚群為食物。為什麼水會有這種奇妙的特性,幫助生物的存活呢?這是科學家無法回答的問題。全世界只有水有這種特性,其它物質都沒有這種特性。一九00年一個化學家蘇斯連(Sutherland)提出:「水的結構是(H2O)n,當水在100℃沸騰時,n=1,水是以一個、個互不相連的水分子存在。當溫度降低時n值就增大,4℃時n值最大,比重也最大。但是溫度小於4℃時,水分子逐漸結成為六角形的晶體結構。到0℃結冰時,n=6,成為六角形晶體。由於六角形晶體水分子之間有較大的空隙,所以水在結冰時,密度反而比4℃時低。」蘇斯連的解釋,對於水的特性有進一步的認識


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