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類別：科學(xué)技術(shù)
問題描述：
為什么
分析：
簡單的說，
因?yàn)樗?度時(shí)密度最大，也就是說分子最致密。 當(dāng)溫度變冷時(shí)，水分子變得不那么緊密，也就是說密度發(fā)生變化，從而空氣進(jìn)入，體積變大。
冰比水輕
——（原發(fā)表于1951年12月《啟蒙青年》）
冰比水輕，你不覺得奇怪，雖然這是很奇怪的東西。
我們在一個(gè)大鍋里放一團(tuán)香油，等它融化，然后再加入一團(tuán)香油。這一團(tuán)融化的香油一定是沉入了融化的香油里了。
底部永遠(yuǎn)不會(huì)浮在水面上。
在大鍋中熔化錫也是如此。 金塊總是沉入熔化的錫下。幾乎所有物質(zhì)都是相似的，處于固態(tài)，致密
速度比液態(tài)時(shí)要大。
冰的密度比水小，因此可以漂浮在海上。 在自然界中，這些情況極為罕見。
為什么冰的密度比水小？原因只有一個(gè)，那就是水結(jié)冰時(shí)體積減小，違反了“遇熱膨脹，遇熱冷卻”的原理。
縮小”例程。
水結(jié)冰膨脹是常識(shí)。冬天到來之前，我們把所有的盆子都放在露天
嘴埋在地下，用稻草做的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋住，防止水結(jié)冰時(shí)桶爆裂。
有人做過這樣的實(shí)驗(yàn)：冬天，他把兩枚炸彈的鋼殼裝滿水，用塞子擰緊，在露天放置一夜。
.第二天早上我去看了。 其中一枚彈殼的軟木塞被冰沖走六七米遠(yuǎn)，開口處長出了一層冰； 另一枚炸彈外殼破裂。
一道裂縫裂開，冰塊從裂縫中擠出來。
冬季，所有露天放置的土罐均應(yīng)倒置，防止積水破裂。露天的水管必須用稻草包裹。
得了吧水的密度比冰大的原因，結(jié)冰放不出水是小事，裂了就損失大了。不耐寒的花樹、桃樹和小樹苗也需要稻草
繃帶。 如果行道樹細(xì)胞中的水結(jié)冰，細(xì)胞膜就會(huì)破裂，動(dòng)物組織就會(huì)被破壞。
冬天，山墻內(nèi)層的水泥常常會(huì)一片片脫落； 水泥路面上的橋面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂縫，甚至起拱。
來; 都是冰，只要水泥稍有裂縫，雨水還是會(huì)滲進(jìn)來； 如果它凍結(jié)并體積膨脹，水泥就會(huì)
毀了。
巖石破碎也是如此。 水積聚在巖石的縫隙中，冬天結(jié)冰，體積膨脹，縫隙就會(huì)擴(kuò)大；
第二年，裂縫里積了更多的水，凍住了裂縫就變大了。就這樣，年復(fù)一年，大塊的巖石從山上崩塌下來。
山來了。
如果水結(jié)冰時(shí)體積不膨脹，豈不是給我們減少了很多麻煩和損失？乍一想，好像
看起來很有道理，但是你再想一想，如果水結(jié)冰時(shí)體積縮小了，那么冰的密度不是比水大嗎？不會(huì)沉到水底嗎？
你去了嗎？海面沒有冰，即使不能妨礙航行，但水一旦結(jié)冰，就會(huì)沉到海底，天冷時(shí)下層的水又會(huì)結(jié)冰。
？ 水中的冰越積越多，最后所有的江河湖海都要結(jié)冰到底，但永遠(yuǎn)不會(huì)融化。太陽的熱量高達(dá)
海洋中的動(dòng)植物不到達(dá)海底就很難生存。我們知道，陸地上的動(dòng)植物最早來自海灘
上岸了。 連海底都凍成了冰，陸地上是否會(huì)有生命都成了問題。這樣一比較，你一定會(huì)做出正確的選擇
判決來了。
冰不僅密度比水小，而且不易傳遞質(zhì)量。冰在海面上形成，可以保護(hù)上層水，使上層水結(jié)冰的速度慢一些。
一點(diǎn)。 雖然較小的池塘和池塘在冬天底部很少結(jié)冰。即使在北冰洋厚厚的冰層下，海水仍然閃閃發(fā)光
水流不停，魚兒依然自由自在地游來游去。
當(dāng)水結(jié)冰時(shí)水的密度比冰大的原因，它的體積會(huì)膨脹。 如果很難讓它膨脹，即使溫度降到0℃以下，水也永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)冰。換句話說
表示水受到壓力，熔點(diǎn)會(huì)升高。 有人把水放在堅(jiān)固的鋼瓶里做實(shí)驗(yàn)，證明了這個(gè)想法。
我們沒有鋼瓶，可以證明水在壓力下熔點(diǎn)會(huì)升高。冬天我們找一大塊冰，把它放在兩個(gè)人之間
椅子之間。 取一根金屬絲，將其彎曲成環(huán)，然后將其纏繞在冰塊上。 鐵絲環(huán)下掛著一個(gè)沉重的稱重錘。我們會(huì)聽到鐵絲的聲音
它會(huì)逐漸陷入冰塊中。 而且，電線表面的冰凍得還不錯(cuò)，沒有任何被電線夾住的痕跡。 進(jìn)展如何？
原來鋼絲環(huán)下掛著一個(gè)稱重錘，它壓在冰上的壓力很大，冰塊在壓力下部分融化成水。
扣上，里面的水失去壓力，立刻又結(jié)冰了。
輪滑運(yùn)動(dòng)就是利用了這個(gè)原理。 溜冰鞋的后跟處有一雙溜冰鞋，我們四肢的重量就靠在這些薄薄的溜冰鞋上。
冰上的壓力如此之大，以至于冰變成了水。冰鞋和冰之間有這層薄薄的水，就像添加了潤滑劑一樣，可以順利行駛。
平穩(wěn)地向前滑行。玻璃比冰更光滑，但沒有人可以在玻璃上滑行，因?yàn)椴Ａг趬毫ο虏粫?huì)融化。
改變。
4℃時(shí)水的密度最大，但冰的密度比水小（附圖）
由于水分子具有很強(qiáng)的極性，因此可以通過構(gòu)象結(jié)合成締合分子，如下面的結(jié)構(gòu)式（實(shí)線表示官能團(tuán)）。
液態(tài)水除了富含簡單水分子（H2O）外，還富含締合分子（H2O）2和（H2O）3等。當(dāng)溫度為0℃且水不結(jié)冰時(shí)，大部分水分子是以(H2O)3締合分子存在的。 當(dāng)溫度降至3.98℃（）時(shí)，水分子大多以（H2O）2締合分子的形式存在，分子所占據(jù)的空間相對(duì)減少。 此時(shí)水的密度最大。 如果水溫繼續(xù)下降到3.98℃以上，則材料的熱脹冷縮規(guī)律將占上風(fēng)。 當(dāng)溫度降至0°C時(shí)，水與冰結(jié)合。 當(dāng)水結(jié)冰時(shí)，幾乎所有分子都締合在一起，形成一個(gè)巨大的締合分子。 冰中水分子的排列是每個(gè)氧原子有四個(gè)氫原子作為鄰居。 （兩個(gè)共價(jià)鍵，兩個(gè)官能團(tuán)），如右圖所示。 這樣的排列導(dǎo)致了開放式結(jié)構(gòu)，也就是說冰的結(jié)構(gòu)中存在較大的間隙，因此在相同溫度下冰的密度比水低。
水分子通過官能團(tuán)連接
另外，分解相關(guān)分子需要一定的能量，這足以解釋為什么水具有很大的比熱容。