Question

一块冰漂浮在水中,冰融化后水面如何变化?

Answer 1

一块冰漂浮在水中，冰融化后水面高度不变。

首先我们要知道，冰的密度比淡水、海水的密度都小，因此都是漂浮在其中的。当冰漂浮时，我们应该立刻想到其所受到的浮力与冰的自身重力满足二力平衡，因此可以冰所受到的浮力等于自身重力。再根据阿基米德原理，冰所受到的浮力等于其所排开液体的重力，可以得出第二个式子。

我们接着想，冰融化成水的过程其质量是不变的，因此其重力也不变。所以融化前的冰所受重力应该等于冰完全融化后的水的重力。由以上三等式可知，冰的重力应该等于其所排开液体的重力。由此我们可以得出一个与本题无关但是对以后的计算以及常识性认知非常有帮助的结论：如果冰漂浮在淡水中，则有十分之九的冰在水面以下。也就是说我们平时所说的“冰山一角”是完全符合物理原理的，因为只有十分之一的冰在水面之上。

海水中，冰山所排开海水的体积小于冰完全融化成水的体积因此海平面会上升。淡水中，冰山所排开淡水的体积等于冰完全融化成水的体积因此淡水水面高度既不上升也不下降。综上所述，可以推而广之得出一个结论，如果冰漂浮在水中，融化后水面高度不变，如果冰漂浮在密度大于水的液体中，融化后该液体的液面会上升。