冰是怎么形成的
冰是由水分子有序排列形成的结晶,水分子间靠氢键连接在一起形成非常“疏松”(低密度)的刚性结构。最邻近水分子的O—O 核间距为0.276nm,O—O—O键角约为109度,十分接近理想四面体的键角109 度28分。
但仅是相邻而不直接结合的各水分子的O一O 间距要大的多,最远的要达0.347nm。每个水分子都能缔合另外4 个水分子,形成四面体结构,所以水分子的配位数为4。
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冰的特性:
水是一种特殊的液体。它在4℃时密度最大。温度在4℃以上,液态水遵守一般热胀冷缩规律。4℃以下,原来水中呈线形分布的缩合分子中,出现一种像冰晶结构一样的似冰缔合分子,叫做"假冰晶体"。
因为冰的密度比水小,“假冰晶体”的存在,降低了水的密度,这就是为什么水在4℃时密度最大,低于4℃密度又要减小的秘密。
冰的组成有三种:首先,冰处于水的融点时为冰水混合体,冰的体积和水的体积相互交融,这样就不会影响水的体积;
其次,水完全结为冰,但是水仍存在于冰的底部,一般结冰的湖面都有这种现象,这种水仍受到冰的压力,体积不会被冰变化;
最后,降水过程在陆地上形成冰川,这种冰是我们要接下来讨论的,对于这种冰,水的体积的增量完全等于冰的融化量。
参考资料来源:百度百科-冰
冰是水的固体形态,水在低温下凝结为冰(一般在零度以下形成冰,如果水里杂质多的话零度也能结冰),或在相当高的高压的情况下也可形成温度很高的热冰。当水在低于0度以下的环境下就会形成冰。
冰块厚度达到一百至一百五十英尺时,便起变化。晶状冰在冰川深处遭受到重大压力时,变为半可塑性,再受到地心引力,便开始流动。
目前,大多数冰川每天只移动一英寸或一两英尺(有些冰川全不移动),但也有打破记录的、移动速度惊人的冰川,它们有规律地向前冲行,所向披靡,一切东西都被它们冲毁带走。
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覆冰的发展过程:
严冬或初春季节,当气温下降至-5℃~0℃,风速为5m/s~15m/s时,如遇大雾或毛毛雨,首先将在导线上形成雨凇,若气温升高,天气专情,雨凇则开始融化。
覆冰过程随温度升高而终止。若天气继续变冷气温下降,出现雨雪天气,冻雨或雪则在黏结强度很强的雨凇冰面上迅速增长,形成密度大于0.6g/cm3的较厚冰层。
若温度继续下降至-15℃~-8℃,原有的冰层外侧积覆雾凇。这种过程将导致导线表面形成雨凇—混合淞—雾凇混合冰层。若在这种过程中,天气变化,出现多次晴—冷天气,则融化加强了冰的密度,如此往复发展形成雾凇和雨凇交替重叠的混合冻结物,即混合淞。
导线覆冰首先在迎风面上生长,若风向不发生急剧变化,迎风面上覆冰厚度就会继续增加,当迎风面覆冰增加到一定厚度,其重量足以使导线扭转时,导线发生扭转现象,导线再扭转,覆冰就会继续增长变大,最终在导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。
参考资料来源:百度百科-冰
,具有气态、固态和液态三种状态。液态的我们称之为水,气态的水叫水汽,固态的水称为冰。冰的熔化热是3.35×10^5J/kg
水是一种特殊的液体。它在4℃时密度最大。温度在4℃以上,液态水遵守一般热胀冷缩规律。4℃以下,原来水中呈线形分布的缩合分子中,出现一种象冰晶结构一样的似冰缔合分子,叫做"假冰晶体"。因为冰的密度比水小,“假冰晶体”的存在,降低了水的密度,这就是为什么水在4℃时密度最大,低于4℃密度又要减小的秘密。
到目前为止,已经能够在实验室里制造出八种冰的晶体。但只有天然冰能在自然条件下存在,其它都是高压冰,在自然界不易存在。
天然冰中水分子的缔合是按六方晶系的规则排列起来的。所谓结晶格子,最简单的例子是紧密地堆砌的砖块,如果在这些砖块的中心处代之以一个假设的原子,便得到了一个结晶格子。冰的晶格为一个带顶锥的三棱柱体,六个角上的氧原子分别为相邻六个晶胞所共有。三个棱上氧原子各为三个相邻晶胞所共有,二个轴顶氧原子各为二个晶胞所共有,只有中央一个氧原子算是该晶胞所独有。
冰与水
由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的。根据近代X射线的研究,证明了冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34%、因此冰的密度较小。
水溶解时拆散了大量的氢键,使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子),故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不象冰中那样固定,H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样分子间的空隙减少,密度就增大了。
温度升高时,水分子的四面体集团不断被破坏,分子无序排列增多,使密度增大。但同时,分子间的热运动也增加了分子间的距离,使密度又减小。这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡,因此,在4℃时水的密度最大。过了4℃后,分子的热运动使分子间的距离增大的因素,就占优势了,水的密度又开始减小。