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水结冰体积为什么变大(为什么水结冰后体积会变大)

时间:2024-05-08 来源:互联网 作者:文字太轻

水变成冰体积变大,是因为液态水中水分子之间存在着较强的氢键作用力。它比分子间的作用力(范得瓦耳斯力)大得多。当水处于液态时,在氢键力的作用下,水分子靠近,在宏观上就表现为体积小。而变为固体时,水变为晶体,分子排列有了规律,氢键的作用力削弱,宏观的表现为体积变大。

水结冰其实是一种结晶的现象,结晶首先需要有凝结核,然后凝结核不断长大,最终长成大块晶体。其实水结冰的过程并不简单,不是说温度降低到0℃,水就会结冰的,还需要水中含有一些小微粒,作为水分子刚开始结冰时的附着物,水中含有的这种小微粒又叫晶核。

水分子的排列往往让氧原子朝外,氢原子朝内,而氧原子略带负电,因此喜欢周围是正电的环境。如周围的环境带正电,温度又是低于0℃,那么水就容易结冰,不管水中有没有晶核。

在更高的温度下开始结冰过程,水分子还需要一些其他的东西,比如灰尘、煤烟或其他杂质,这样水分子就可以在上面形成晶格,这就是成核的过程。

水结冰体积为什么变大

为什么水结冰后体积会变大

水结冰后体积变大是因为水的密度大,冰的密度小,结冰后,分子间空隙变大,而总质量不变,所以体积会变大,而且水的密度是1,冰是0.9。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℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在,分子占据空间相对减小。

水结冰后体积为什么会增加

因为水分子的排列组合会占据更多的空间,于是水的体积就会增加。水在零摄氏度以下由液态凝聚为固体状态,称其为结冰。盐可以防止水结成冰。水是由氢、氧两种元素组成的无机物,无毒。在常温常压下,水为无色无味的透明液体,被称为人类生命的源泉。

热水结冰快还是冷水结冰快

热水比冷水结冰快。这种现象是姆潘巴现象(Mupainmubar effect),又名姆佩姆巴效应,指在同等体积、同等质量和同等冷却环境下,温度略高的液体比温度略低的液体先结冰的现象。

对于姆佩巴效应一般会分别考虑这四个因素:

1、蒸发——在热水冷却到冷水的初温的过程中,热水由于蒸发会失去一部分水。质量较少,令水较容易冷却和结冰。这样热水就可能较冷水早结冰。

2、溶解气体——热水比冷水能够留住较少溶解气体,随着沸腾,大量气体会逃出水面。溶解气体会改变水的性质。或者令它较易形成对流(因而较易冷却),或减少单位质量的水结冰所需的热量,或者改变沸点。

3、对流——由于冷却,水会形成对流,和不均匀的温度分布。温度上升,水的密度就会下降,所以水的表面比水底部热—叫“热顶”。如果水主要透过表面失热,那么,“热顶”的水失热会比温度均匀的快。

4、周围的事物——两杯水的最后的一个分别,与它们自己无关,而与它们周围的环境有关。初温较高的水可能会以复杂的方式,改变它周围的环境,从而影响到冷却过程。