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你知道冰为什么从水面结起吗?
你知道冰为什么从水面结起吗?
【作者/来自】网站管理员 【发表时间】2014-5-13 【点击次数】1344

  冬天清早,枯草上积了白白的一层霜,池塘里结起了薄薄的冰。


  这些景象大家都熟悉,也不怎样去注意。可是这里面却有一个有趣而值得研究的问题,那就 是冰居然从水面结起,而且浮在水面上,不沉下去。


  你是否想到过:物质的热胀冷缩与水的结冰现象究竟有多大的矛盾?


  火车轨道的钢轨接头地方,不是留着一定距离的间隙吗?


  这正是因为估计到在火车开过的时候钢轨要伸长,在夏天烈日之下要伸长,所以特地留出的空隙,免得钢轨在受熟的时候没有膨胀的余地而拱起或胀弯。


  有经验的家庭主妇在冲开水到厚玻璃杯中之前,住往先用少量的开水在杯内涮一涮,目的是使整个杯子受熟均匀,不至于爆裂。如果杯子的某一部分突然受熟,它就要膨胀,而玻璃又是热的不良导体,周围玻璃没有来得及受熟,于是就会爆裂。熟的煤油灯罩突然遇冷(如碰到水)破裂,就是同样的道理。


  根据热胀冷缩的道理,水应该从下面冻起,因为水愈冷密度就愈小,总应孩是沉下去的。同样,任何一种物质,它的固体应该比它的液体重,例如在熔融的铅水中,放进一块固体铅,铅块就立即沉下去了。可是水为什么偏偏从上面开始冻结,而结成的固体的冰竟浮在液态水的上面,难道水没有如热胀冷缩的性质吗?
  肯定的说:水也有热涨冷缩的性质,注意一下烧水的情况就可以知道了。火炉是放在水壶下面的,下层的水受热使体积增大而上浮,较冷的水就会下降,代替前者的地位,这样水就会很快烧开。如果把火炉放在水壶的上面不知要花多少时间才能把水烧开. 这因为水是热的不良导体,它只能借对流作用而傅熟的缘故。因此当水变冷的时候也有对流现象:变冷了的水下沉,下层的水被迫上浮。不过这样的运动到水的温度全都降到4℃的时候就停止了,以后热a表面的水的温度再降低多少,也不会再下沉了。


  原来水有一个奇怪的特性;它在4℃的时候密度最大。凡高于或低于4℃时,它的密度都要变小。从试验中,可以清楚的观察到水的这一特性。如图2所示,圆筒侧面的上下部,各有一个小孔,在这两个小孔里都插着一支温度表,圆筒里面装满了水,圆筒外面的中部容器里装着冰和临的混合物(冰和临的混合物可以把温度降到0℃以下)。这时注意温度表的变化:开始的时候,上面的温度表的度数几乎没有变化,下面的温度表的度数则很显着的降低,直到4℃才停下来,温度表度数不断降低,直到降到0℃,最后,上不和中部的水开始结冰,而下面的温度仍旧为4℃,且不会再继续下降,证明水在4℃时密度最大。这也是严寒的冬季水生生物不会冻死的原因。

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