水在4攝氏度時密度最大為1,結成冰時,體積約增大約多少

2023-02-21 01:25:24 字數 5502 閱讀 5857

1樓:轟轟轟烈烈的

很榮幸能為你解答!

我們知道,正常情況下物質是熱脹冷縮的,所以溫度越高,物質的密度越小。但也有一些例外情況,如水在0℃~4℃之間是熱縮冷脹的,人們把這種現象叫做反常膨脹。設想把一定質量的水從0℃加熱到10℃,水的體積是先減小後增大的,4℃是轉折點,此時體積最小,密度最大。

水的這種奇異特性很容易在自然界中看到,如冬天河塘裡的水結冰時,總是從水面開始的。也就是說首先是河面的水溫降到0℃,下面的水溫則高於0℃,從上向下溫度逐漸升高,河底溫度在4℃左右;密度則逐漸增大,河底密度最大。正因為水的這種奇異特性,才出現「人在冰上走,魚在冰下游」的自然景象。

我們的問題是,水為什麼會出現反常膨脹現象?或者說,為什麼水在4℃時密度最大呢?一般來說,熱學中的巨集觀現象都有它的微觀本質,所以水的反常膨脹也跟水分子特殊排列有關。

但要從分子論的角度給出詳細的解釋,困難比較大。到目前為止,人們對水分子的研究還是很不夠的,有關水的反常膨脹現象尚沒有統一的解釋。介紹兩種常見且通俗的解釋,供參考。

一  在溫度較低時,水中不完全是液態,還有一些微小的冰晶體。在冰晶體中,每個分子以一定的規律排列在晶體點陣內,每個分子都被四個分子所包圍,四個分子在空間構成一個四面體。而液態水中的分子,排列比較雜亂,不像冰晶體中的分子那樣規則排列。

雖然這些水分子在液態水中運動比在冰晶體中更自由些,但是分子間的平均距離卻比在冰中小,所以液態水的密度比固態水的密度大。科學家用x射線研究接近0℃的水的結構時,證實在液態水中存在著非常小的冰晶體。根據推算,在接近0℃的水中大約有06%的這種冰晶體。

當溫度逐漸升高時,這些冰晶體逐漸被破壞,引起了體積的減小,致使密度增大。

在溫度4℃上下,水中有兩種使密度發生改變的效應:一是由於溫度升高,液態水的分子熱運動加劇,分子間的平均距離增大,致使水的密度減小;另一種是由於溫度升高,水中所含有的冰晶體逐漸熔解,分子間的平均距離減小,致使密度增大。在1大氣壓(101325千帕)下,水溫低於4℃前,後一種效應佔優勢;而水溫高於4℃後,前一種效應佔優勢。

設想一定質量的水,溫度從0℃逐漸升高到5℃,根據上面的分析,水的體積將先減小後增大,密度則先增大後減小,在4℃時體積最小,密度最大。實際上,溫度越過4℃以後,冰晶體會越來越少,直至消失,水就進入正常膨脹狀態了。

二水由不斷運動著的水分子組成,而水分子是有極分子,即它的正、負電荷「重心」不重合。在一般情形下,水並不是以單個分子的形式存在的,而是由多個分子相互吸引聯在一起的。在0℃時,由三個分子聯在一起組成分子團;當溫度升高到4℃時,這種組合轉化為兩個分子聯合在一起的分子團,顯然兩個分子組合的排列要比三個分子組合的排列緊密些;當溫度升高到4℃以上時,分子熱運動加劇,動能增大,吸引在一起的兩個分子又逐漸拆開為單個分子,運動的範圍更大了,導致水分子間的平均距離變大,密度減小。

所以水在4℃時密度最大。

上面兩種觀點雖然都解釋了水在4℃時密度最大這一現象,但在沒有經過實驗嚴格驗證之前,只能稱為科學假說,理論本身是否正確還有待人們進一步研究。事實上,為解釋自然現象而提出假說,再用實驗去驗證假說,從而得到正確的理論,正是科學**的一般過程。

熱衷於為網友服務的我為你解答!

水結成冰後體積是增加了多少

2樓:還是醬紫吧

水結冰體積增加1/9,即相同質量的水和冰的體積比為9:10。

當水結成冰時,水中的氣泡和雜質就能夠被看出來了,而且冰塊並不像看到的那樣是一整塊,實際上是由很多小晶體組成的,這就為光線通過晶體邊緣發生衍射提供了機會,所以看到的冰,往往都是渾濁的。

冰塊不是一個大的晶體,而是由很多的小晶體組成,而這為光線碰撞到晶體邊緣發生衍射提供了大量的機會。

3樓:網友

水結成冰後,體積增加10%。

冰(化學式:h₂o)是固態水12種結晶形態之一。傳遞冷,溫度低。

自然界中的水 ,具有氣態、固態和液態三種狀態。常溫常壓的液態的我們稱之為水,氣態的水叫水蒸氣,固態的水稱為冰ⅰ-h。h代表六角形,標準大氣壓下,冰的熔點是0℃,其熔化熱 是3.

35×10^5j/kg。在每平方米146噸的重壓下,冰ⅰ-h轉換為冰ⅱ,3400噸轉換為冰ⅶ,壓力的原因,溫度高達150~200℃,溫度達到-165℃時,就形成了冰ⅺ。不利身體健康,不可過多食用。

冰與水由於水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結構所決定的。根據近代x射線的研究,證明了冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的,是一個敞開式的鬆弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積佔完,在冰中氫鍵把這些四面體聯絡起來,成為一個整體。

這種通過氫鍵形成的定向有序排列,空間利用率較小,約佔34%、因此冰的密度較小,約為攝氏4度是液態水的9/10。

冰融化時拆散了大量的氫鍵,使整體化為四面體集團和零星的較小的「水分子集團」(即由氫鍵締合形成的一些締合分子),故液態水已經不象冰那樣完全是有序排列了,而是有一定程度的無序排列,即水分子間的距離不象冰中那樣固定,h2o分子可以由一個四面體的微晶進入另一微晶中去。這樣分子間的空隙減少,密度相對冰就增大了。

溫度升高時,水分子的四面體集團不斷被破壞,分子無序排列增多,使密度增大。但同時,分子間的熱運動也增加了分子間的距離,使密度又減小。這兩個矛盾的因素在4℃時達到平衡,因此,在4℃時水的密度最大。

過了4℃後,分子的熱運動使分子間的距離增大的因素,就佔優勢了,水的密度又開始減小。

4樓:網友

水的密度為:1克每立方厘米,冰為0.9克每立方厘米。

所以1克水結成冰後體積是1/0.9=10/9。

增加了:10/9-1=1/9

5樓:網友

水的密度為1,冰的密度為0.9.設在相同質量為1個單位中,根據公式,v水=1,v冰=1/0.9.

(1/0.9-1)/1=1/9

水在4℃時密度最大是什麼現象

6樓:暴走少女

水在4℃時密度最大是反常膨脹現象。

水的反常膨脹現象可以用氫鍵、締合水分子理論予以解釋。 只有在0℃到4℃的範圍內的水才顯示出反常膨脹的現象來。

一般物質由於溫度影響,其體積為熱脹冷縮。但也有少數熱縮冷脹的物質,如水、銻、鉍、液態鐵等,在某種條件下恰好與上面的情況相反。

實驗證明,對0℃的水加熱到4℃時,其體積不但不增大,反而縮小。當水的溫度高於4℃時,它的體積才會隨著溫度的升高而膨脹。因此,水在4℃時的密度最大。

湖泊裡水的表面,當冬季氣溫下降時,若水溫在4℃以上時,上層的水冷卻,體積縮小,密度變大,於是下沉到底部,而下層的暖水就升到上層來。這樣,上層的冷水跟下層的暖水不斷地交換位置,整個的水溫逐漸降低。

這種熱的對流現象只能進行到所有水的溫度都達到4℃時為止。當水溫降到4℃以下時,上層的水反而膨脹,密度減小,於是冷水層停留在上面繼續冷卻,一直到溫度下降到0℃時,上面的冷水層結成了冰為止。

7樓:妖君

正常情況下物質是熱脹冷縮的,所以溫度越高,物質的密度越小。但也有一些例外情況,如水在0℃~4℃之間是熱縮冷脹的,人們把這種現象叫做反常膨脹。設想把一定質量的水從0℃加熱到10℃,水的體積是先減小後增大的,4℃是轉折點,此時體積最小,密度最大。

水的這種奇異特性很容易在自然界中看到,如冬天河塘裡的水結冰時,總是從水面開始的。也就是說首先是河面的水溫降到0℃,下面的水溫則高於0℃,從上向下溫度逐漸升高,河底溫度在4℃左右;密度則逐漸增大,河底密度最大。正因為水的這種奇異特性,才出現「人在冰上走,魚在冰下游」的自然景象。

我們的問題是,水為什麼會出現反常膨脹現象?或者說,為什麼水在4℃時密度最大呢?一般來說,熱學中的巨集觀現象都有它的微觀本質,所以水的反常膨脹也跟水分子特殊排列有關。

但要從分子論的角度給出詳細的解釋,困難比較大。到目前為止,人們對水分子的研究還是很不夠的,有關水的反常膨脹現象尚沒有統一的解釋。

8樓:知道

為什麼水在4℃時密度最大?

為什麼水結成冰以後體積會增大

9樓:神奇女俠

一般情況下,物體遵守熱脹冷縮,也就是對於同一物體「固體的密度應比液體大」可是水卻相反,這原因涉及到化學.水結成冰後,質量不變,因為冰密度變小,所以體積變大。水的密度大,冰的密度小,結冰後,分子間空隙變大,而總質量不變,所以體積會變大,而且水的密度是1,冰是0.

9.由於水分子是極性很強的分子,能通過氫鍵結合成締合分子(多個水分子組合在一起).液態水,除含有簡單的水分子(h2o)外,同時還含有締合分子物質的密度由物質內分子的平均間距決定.當溫度在0℃水未結冰時,大多數水分子是以(h2o)3的締合分子存在,當溫度升高到3.

98℃(101kpa)時水分子多以雙分子締合水分子的形式存在(在水溫由0℃升至4℃的過程中,由締合水分子氫鍵斷裂引起水密度增大的作用,比由分子熱運動速度加快引起水密度減小的作用更大,所以在這個過程中,水的密度隨溫度的增高而加大.),分子佔據空間相對減小,

10樓:和藹的

這涉及到物理耶,因為水有一個氫鍵

冰具有四面體的晶體結構.這個四面體是通過氫鍵形成的,是一個敞開式的鬆弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積佔完,在冰中氫鍵把這些四面體聯絡起來,成為一個整體.這種通過氫鍵形成的定向有序排列,空間利用率較小,約佔34%、因此冰的密度較小.

水溶解時拆散了大量的氫鍵,使整體化為四面體集團和零星的較小的「水分子集團」(即由氫鍵締合形成的一些締合分子),故液態水已經不象冰那樣完全是有序排列了,而是有一定程度的無序排列,即水分子間的距離不象冰中那樣固定,水分子可以由一個四面體的微晶進入另一微晶中去.這樣分子間的空隙減少,密度就增大了.

同樣,氫鍵的存在也是解釋水在4攝氏度時密度最大的原因.

11樓:

增高而加大.),分子佔據空間相對減小,

12樓:檸檬的朋友

因為萬物皆以為,水變得更什麼什麼。

水為什麼在4度時密度最大

13樓:匿名使用者

水的密度在4℃時密度最大是一個事實:

在冰湖中作的測試表明,表面凍結的湖裡,冰面以下的水體中密度從上至下遞增(這是當然的事了,重在下,輕在上),溫度也是由上至下遞增,從表層水體的0℃至底層水體的4℃。正是因為這個特性,湖裡的魚類能夠在嚴寒的冬天躲在底層水體中,不至於被凍成冰塊。

—————為什麼會這樣?—————

水在4℃時密度最大,是由於水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結構所決定的。根據近代x射線的研究,證明了冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的,是一個敞開式的鬆弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積佔完,在冰中氫鍵把這些四面體聯絡起來,成為一個整體。

這種通過氫鍵形成的定向有序排列,空間利用率較小,約佔34%、因此冰的密度較小。

水溶解時拆散了大量的氫鍵,使整體化為四面體集團和零星的較小的「水分子集團」(即由氫鍵締合形成的一些締合分子),故液態水已經不象冰那樣完全是有序排列了,而是有一定程度的無序排列,即水分子間的距離不象冰中那樣固定,h2o分子可以由一個四面體的微晶進入另一微晶中去。這樣分子間的空隙減少,密度就增大了。

溫度升高時,水分子的四面體集團不斷被破壞,分子無序排列增多,使密度增大。但同時,分子間的熱運動也增加了分子間的距離,使密度又減小。這兩個矛盾的因素在4℃時達到平衡,因此,在4℃時水的密度最大。

過了4℃後,分子的熱運動使分子間的距離增大的因素,就佔優勢了,水的密度又開始減小。

水在攝氏多少度時密度最大密度為

水的密度在4 時密度最大是一個事實 在冰湖中作的測試表明,表面凍結的湖裡,冰面以下的水體中密度從上至下遞增 這是當然的事了,重在下,輕在上 溫度也是由上至下遞增,從表層水體的0 至底層水體的4 正是因為這個特性,湖裡的魚類能夠在嚴寒的冬天躲在底層水體中,不至於被凍成冰塊。為什麼會這樣?水在4 時密度...

0至4攝氏度的水為什麼是熱縮冷漲?

這是水的反膨脹現象。水在4 時密度最大,是由於水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結構所決定的。冰具有四面體的晶體結構,這個四面體是通過氫鍵形成的,是一個敞開式的鬆弛結構,因為五個水分子不能把全部四面體的體積佔完,在冰中氫鍵把這些四面體聯絡起來,成為一個整體。這種通過氫鍵形成的定向有序排列,空間利用率較小,...

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