冬天裡的水凝固體積會變大嗎?
水凝固成冰後體積會變大,因為冰的密度ρ冰=0.9×10³kg/m³,水的密度ρ水=1.0×10³kg/m³,而V=m/ρ,水凝固成冰後,質量不變,密度變小,所以體積會增大。
液態水中水分子之間存在著較強的氫鍵作用力,它比分子間的作用力(範得瓦耳斯力)大得多。當水處於液態時,在氫鍵力的作用下,水分子靠近,在巨集觀上就表現為體積小。而變為固體時,水變為晶體,分子排列有了規律,氫鍵的作用力削弱,巨集觀的表現為體積變大。
水結冰膨脹的原理:
冰結構的特殊性造成的,為保持穩定結構,冰中水分子鍵角增大,通過氫鍵形成正四面體的結構,其中的孔洞增加,因此體積增大。冰的密度比水小,冰的密度0.9g/cm3,水的密度是1g/cm3。根據密度=質量÷體積,水凝固成冰,質量不變,密度變小,則體積變大。
一般物體都是溫度升高時體積增大,溫度降低時體積減小。水在4℃以上,熱脹冷縮,即溫度升高體積增大,溫度降低體積減小。但水在0℃~4℃之間,卻出現反常膨脹現象,熱縮冷脹,即溫度升高體積減小,溫度降低體積增大。
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