水的密度是多少度(水的密度是最大還是最小)
水的最大密度是多少(水的密度是最高的還是最低的)?
一般來說,大多數物體受熱膨脹,受冷收縮。 溫度越高,物質的密度越小。 然而,水是個例外。 加熱和冷卻時膨脹。 只有在 4°C 時,體積最小。 當氣溫低于4℃或高于4℃時,體積會膨脹。 這種現象稱為“異常膨脹現象”。
在水底,不僅有單分子的H2O,還有更復雜的(H2O)n(n可以是2、3、4……),都是由這個簡單的分子結合而成的。 這些在不改變物質物理性質的情況下,將簡單的分子結合成更復雜的分子團的過程稱為分子締合,相反的過程稱為解離。 締合是一個吸熱過程,而離解是一個放熱過程,所以當溫度下降時,水締合度降低(n增加),溫度升高時,水締合度降低(n減小)。
當水在 0°C 結冰時,所有分子結合形成一個巨大的物質。 在冰結構中,每個氧原子與四個氫原子相連,形成一個多面體,每個氫原子與兩個氧原子相連。 即氧原子的四個鍵(兩個共價鍵和兩個官能團)指向多面體的四個頂點,每個水分子被四個水分子包圍,如圖2所示。因為電負性基本上是靜電的引力,其鍵能遠小于物理鍵四攝氏度的水的密度,但接近分子間力的數量級,所以一般來說四攝氏度的水的密度,構象是一種很強的定向分子間力。 并且官能團不同于通常的分子間斥力,它是飽和的和定向的。 因此,冰是一種非常致密的結構,內部有相當大的空隙。 冰融化時,部分官能團被破壞,多面體結構瓦解,水分子可以緊密堆積,所以冰融化時體積會縮小。
當科學家們用X射線研究0°C附近的水的結構時,他們否認液態水底部存在特別小的冰晶。 這些微小的冰晶與普通冰具有相同的晶體結構。 據估計,接近0℃的水底約有0.6%的冰晶。 當溫度逐漸下降時,冰晶逐漸被破壞,導致體積增大,密度減小。
但是,在4℃左右的水溫下,改變水的密度有兩個作用:一是隨著溫度的下降,液態水的分子熱運動加劇,分子間的平均距離變小,導致水的密度降低。水的密度; 一是隨著溫度的下降,水底所含的冰晶逐漸融化,分子間的平均距離減小,導致密度降低。 在 1 個大氣壓 (101.) 下,后一種效應占主導地位,直到溫度高于 4°C。 當溫度低于4℃時,以后者療效為準。 因此,水的密度在 4°C 時最高。
水的這些特性給人們的日常生活造成了一定的損失。 例如,當水結冰時,體積膨脹形成的力足以炸裂水管和水泥構件。 事實上,它還可以給人類帶來好處,尤其是在保護鳥類和其他水生生物方面。