水的反膨胀现象是怎么回事?

作者&投稿:海毓 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 水的反常膨胀现象,也就是水在结冰时体积膨胀的现象,至今仍是科学研究中的一个有趣课题。这一现象的产生,是因为水分子在结冰时会形成特定的晶体结构。在冰的晶体中,水分子以一定的方向排列成晶体点阵,每个水分子周围被四个其他水分子所包围,形成类似四面体的结构。这种排列较为松散,因此冰的体积比液态水大,即出现了反常膨胀的现象。
当液态水温度降至接近0℃时,其结构在一定程度上保留着冰的四面体结构,这种微小的冰晶体存在于低温液态水中。据推算,接近0℃的水中大约含有0.60%的这种微晶体。随着温度的升高,这些微晶体逐渐被破坏,因为它们的晶体结构使得在相同质量下体积更大,因此当微晶体被破坏时,体积减小,密度增大。相反,当温度从4℃降至0℃时,微晶体逐渐增多,体积增大,密度减小,表现出反常膨胀。而当水温超过4℃时,水分子的热运动增强,分子间距离增大,导致体积膨胀,密度减小,因此在4℃时水的密度达到最大值。
另一种解释“极性分子”论认为,水分子由不断运动的水分子组成,两端带有相反的电荷,一端带正电荷,另一端带负电荷。随着温度的升高,水分子的动能增加,运动速度加快,分子间的吸引作用减弱,导致水分子散开,体积增大,密度减小。
第三种解释是“分子的缔合”论。水的反常膨胀现象与其在不同状态下的结构有关。实验证明,无论是液态还是固态的水,都含有由简单分子结合而成的复杂分子(如H2O)。液态水中除了简单的水分子外,还含有由多个水分子结合而成的缔合分子(如H2O)2和(H2O)3。缔合是放热过程,温度越低,缔合程度越高。当温度为0℃时,水会结成冰,此时水分子全部缔合在一起,冰的结构中存在较大的空隙,因此冰的密度比液态水小。在4℃时,液态水中仍保留一些与冰结构相似的小缔合分子,随着加热,这些冰结构的小缔合分子被破坏,使得排列更加紧密,密度增大。同时,水分子的热运动增强,分子间距离增大,导致密度随温度升高而减小。因此,只有在4℃时,水的密度达到最大值。


水的反常膨胀原理
水的反常膨胀现象是在4℃时出现的一个特殊现象,这个点的温度既是热缩冷张和热胀冷缩两种现象的分界点。在0至4℃的温度范围内,水呈现“冷胀热缩”的现象,即随着温度的降低,水的密度反而减小,导致水在凝固成冰时体积变大。而在4℃以上,水遵循一般物体的热胀冷缩规律,温度升高时体积膨胀、密度减小...

水的反常膨胀是什么?
水的反常膨胀的性质:水在4℃时的密度最大,在4℃以上时,水是热胀冷缩的,但是,在3.98℃以下却会出现冷胀热缩的反常现象,0℃的冰和4℃时水的体积相比,大约胀大了11%.水结冰时的反常膨胀会使水缸冻裂。注意 缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与...

除了水之外还有那些物质是反常膨胀?有吗?
锑、铋、铸铁都有反常膨胀现象 反常膨胀的解释 水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。物质的密度由物质内分子的平均间距决定。对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合...

怎样用分子动理论解释水的反常膨胀现象?
人们通过实验得到了P-t曲线,即水的密度随温度变化的曲线。由图可见,在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大;温度由4℃继续上升的合过程中,水的密度逐渐减小;水在4℃时的密度最大。水在0℃至14℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀。水的反常膨胀现象可以用氢键、...

水在4摄氏度时的物理现象叫什么
水在从0℃到4℃之间,有一个物理现象叫“反常膨胀”。就是说,在这个温度范围内,水的体积会随着温度的升高而缩小。相反,它也会随着温度的降低而膨胀。水的这一现象,使得大量的鱼类,可以在冬天寒冷去的季节下得以存活。水的蒸发是以离子态进行的,即使纯水中也有一部分水分子会分离成正负离子——...

水的反常膨胀现象是怎么回事
水变为固体时,分子间距变短,氢键数增多,形成空穴,所以体积变大

反通货膨胀是什么
通货膨胀,一般是指在纸币流通条件下,因货币供给大于货币实际需求,即现实购买力大于产出供给后导致货币贬值,从而引起的一段时间内物价持续而普遍地上涨现象。其实质是社会总供给小于社会总需求(供远小于求)。通货膨胀和反通货膨胀都是国家优化经济枢纽时所需要的重视的内容。

反常膨胀特性最常见的物质?
在标准大气压下,当温度从0摄氏度开始上升时,大多数物质的体积会随温度的升高而膨胀。然而,水在接近冰点时具有一个与众不同的特性:随着温度的上升,水的密度会逐渐减小,但其在冰点至大约摄氏四度的范围内却表现出反常膨胀现象。也就是说,在这一温度区间内,水的体积会随着温度的上升而缩小。这种...

不是热胀冷缩吗,为什么水冻成冰后体积变大了
这是水的反常膨胀现象。反常膨胀是指一般物质由于温度影响,其体积为热胀冷缩。水的反常膨胀只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等,当温度在0℃水未...

0-4摄氏度的水为什么会热缩冷胀
水的反常膨胀现象可以用氢键及缔合水分子理论予以解释。水在0℃到4℃时才会发生反常膨胀现象。因为水在4℃以上时,它的体积才会发生膨胀,因此在4℃时水的密度最大。在一定大气压下,一定质量的物质,体积随密度的变大而缩小。物质的密度由物质内分子的平均间距决定,分子的平均间距与分子热运动的剧烈...

麻栗坡县18848839520: 初中物理,水的反膨胀现象到底是怎么回事?请给解释解释,谢谢 -
相维信必:[答案] 一般物质是温度越低体积越小,从而密度越大,而水分子间存在氢键,这是一种特定物质中才会有的分子间引力,温度下降... 这种作用使得水体积增大.综合这两种作用,就可以解释水的反膨胀现象以及冰的密度比水大的现象了. 氢键你到高中才能了...

麻栗坡县18848839520: 水分子为什么会有反膨胀现象啊? -
相维信必:[答案] 水的反常膨胀及其微观解释 在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象.然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到水的密度随温度变化的曲线.由图可见,在温...

麻栗坡县18848839520: 水分子为什么会有反膨胀现象啊? -
相维信必: 水的反常膨胀及其微观解释 在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象.然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到水的密度随温度变化的曲线.由图...

麻栗坡县18848839520: 水的反膨胀现象是怎么回事? -
相维信必: 水的反常膨胀现象,原因是水分子具有特殊的结构,但对水分子结构的研究,现代科学上还没有统—的认识,因此对水的密度的反常变化的原因还没有统一的解释方法,现在介绍常见的几种解释方法以供参考.1.“晶体结构”论:为了介绍水的...

麻栗坡县18848839520: 初中物理,水的反膨胀现象到底是怎么回事 -
相维信必: 一般情况是热胀冷缩,而水的反膨胀是指水在0~4°C之间时是冷涨热缩的,因为水在4°C时密度最大,体积最小的.

麻栗坡县18848839520: 水为什么反膨胀 -
相维信必: 反膨胀:水在0℃—4℃之间具有反膨胀特性.4℃时,密度最大(1.00g/cm3);冷到0℃结成的冰,密度反而减小(0.92g/cm3)也就是说热缩(指4℃)冷涨(指0℃) 原因:主要由分子排列决定. 由于水分子有很强的极性,能通过氢键结合成...

麻栗坡县18848839520: 怎样正确理解水的“反常膨胀”现象 -
相维信必:[答案] 把0℃的水加热到4℃时,其体积不但不增大反而缩小,当水的温度高于4℃时,它的体积才会随着温度的升高而膨胀.因此水在4℃时体积最小,密度最大.湖泊里水的表面,当冬季气温下降时,若水温在4℃以上,上层的水冷却,体积缩小...

麻栗坡县18848839520: 水的反向膨胀是怎么回事?请具体解答~
相维信必: 对0℃的水加热到4℃时,其体积不但不增大,反而缩小.当水的温度高于4℃时,它的体积才会随着温度的升高而膨胀.因此,水在4℃时的体积最小,密度最大.这个现象准确的说不叫水的反向膨胀,应该叫做水的反常膨胀.

麻栗坡县18848839520: 为什么水会有反膨胀的现象 -
相维信必: 这是水分子之间的引力与斥力之间的特殊关系,也是一个特例

麻栗坡县18848839520: 为什么水会出现反常膨胀? -
相维信必: 在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象.然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到了如图2-3所示的P-t曲线,即水的密度随温度变化的曲线.由图可见,在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大;温度由4℃继续上升的合过程中,水的密度逐渐减小;水在4℃时的密度最大.水在0℃至14℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀.水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释. 水在摄氏4度时密度最大之谜

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