Question

为什么水结冰，体积会增大，这么反常呢？

Answer 1

本质原因是因为水的氢键使水和其他物质不同。 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,因此冰能浮在水面上。 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，水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。 湖水从表面开始结冰 水在约4℃时密度最大。冬天气温下降，上层湖水的温度随着降低，而湖底的水温度较高。水温高于4℃时，由于热胀冷缩，湖面上温度低的水密度较大，要下沉，湖底温度高的水密度较小，要上升，因而形成对流，使全部湖水不断冷却。 当整个湖水的温度都降到4℃时，对流就停止了。这是因为水的温度在0℃—4℃之间反常膨胀，即热缩冷胀的缘故。所以当气温继续下降，上层湖水的温度降到4℃以下时，体积膨胀，密度减小，不再下沉，不能形成对流，湖底水的温度能长时间保持在4℃。 当上层湖水温度降到0℃，并继续放热时，湖面开始结了层薄冰。由于冰的密度比水小，所以冰会浮在水面上。由于水和冰是热的不良导体，光滑明亮的冰面又能防止辐射，因此冰下的水放热极为缓慢，需要很长的时间温度才能降到0℃并结成厚厚的冰。俗语说的“冰冻三尺非一日之寒”就是这个道理. 水在4摄氏度时密度最大.水是纯净物.不讲浓度. 使冰雪融化更快 冰雪是靠阳光融化的，而白色是反射全部阳光的。 在冰雪上撒深色的物质，如土、炉渣、草木灰等，让黑色的东西吸收阳光的热量。 或者撒盐，可以使溶点变低。