
水变成冰,体积反而会变大,这是为什么?
地球上的事物都是千变万化的,尤其是一些大自然的现象 ,这些现象所带来的景象与感受更是令人惊叹 。水是我们的生命之源 ,我们的生活无时无刻不在接触水 ,但在接触的过程中 会有一些人发现 ,水变成冰的话 ,体积反而会变大 ,但水是液体 ,冰是固体 ,为什么液体变成固体反而会变大呢 ?这就引发了人们的好奇心 。
其实对于这件事情 ,我们不能用物理知识来解决, 应该运用一些化学知识 ,即化学里面的分子结构问题 。如果你上过高二化学应该就会知道 ,水分子里面是含有氢键的 ,这是一个特殊的键 ,因为这个氢键具有不饱和性,还具有一定的方向 。所以当水结成冰的时候 ,这些水分子必须要按照氢键的方向整齐排列 ,但这种排列方式也导致每个水分子之间都有一定的空隙 ,于是就造成了水的体积比冰要大 。
而当水变成冰的时候 ,这时候液体就变成了固体 ,也就是我们常说的晶体 。这时会使氢键的相互作用力减小,从而每个水分子之间的排列方式也就会有一些打乱 ,也就导致可以利用的空隙较小 ,体积较大 。对此 ,人们对于这种现象还有另一种解释 ,那就是当温度降低时, 水里面的一些微晶体慢慢的被破坏 ,每个键的相互作用力也就会减少 ,从而导致每个分子的间隙比较大 , 引起的密度增大 。
水变成冰体积增大,这个现象恰恰违背了热胀冷缩的这个原理 ,所以很多人都会发出质疑 。但其实这个现象是正常的 ,因为水里面含有氢键 ,其实不只是水 ,只要是含有氢键的物质 ,当温度降低时 ,它们的体积都会增大。希望这些解释能够帮助到你。
水变成冰的过程是一个放热的过程,分子势能转化为动能,因此分子势能减弱,氢键减弱,但是由于氢键具有方向性所以水分子不能紧密排列,从而导致水的体积增大。