Question

北方的冬天,即使很冷,为什么湖不会全部结冰?

Answer 1

因为水的反常膨胀.这就是说,水在0到4摄氏度之间是冷涨热缩.
当寒冷的冬天来临后,随着气温的降低,湖表面的水就会变冷,温度下降,这部分水因变冷其密度比底下较暖的水大,因而沉入下面密度较小的水中,下面的较暖的水上升.
冷水的下沉引起一个混合过程,此过程一直持续到湖泊中的所有水冷却到4摄氏度为止.但是表面的水还要被冷空气继续冷却降温,表面水的温度进一步降低,又比如降到3摄氏度,这部分水的体积不但不缩小反而膨胀,即表面水的密度比下面小,因而就浮在水面上不再下沉.
对流和混合此时都停止了（当然扩散不会停止）,表面下的水基本上靠热传导散失内能.水是热的不良导体,这样散热是比较慢的.表面水的温度,先于下面的水降至0摄氏度、开始结冰.
　　冰的密度比水小,所以一直浮在水面上而不下沉.冰下面的水,从上到下温度为0摄氏度到4摄氏度,从上到下逐渐结冰.由于通过热传导而向上散热,比较慢,并且有地热由底下向上传导,因此冻结的速度是缓慢的.若湖泊的水很深,湖水是不会全部结冰的.