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水在多少度时密度最大(在4摄氏度时水的密度最大之谜)

100次浏览     发布时间:2024-10-07 08:04:33    

在4摄氏度时,水的密度为什么最大?

我们知道水的密度比冰的密度大,都是因为液态水的在凝固成冰的时候,分子间的相互作用力使分子按一定的规则排列,每个分子都被四个分子所包围,形成一个结晶四面体,这种排列方式是比较松散的,使得冰晶体中的分子间的平均距离大于液态水中的分子间的平均距。在液态水中分子的排列比较混乱,不像冰中的分子那样,按一定的规律排列。分子在液态中的运动虽然比在冰中更自由,但分子与分子间的平均距离却比在冰中更小,所以水的密度比冰的密度大。

用x射线研究液态水的结构时发现,液态水中在一定程度上还保留着非常微小的冰的晶体。根据推算,在接近0摄氏度的水里面,约包含着0.6%的这种微晶体,但温度逐渐升高时,这种微晶体逐渐的被破坏,由于这种微晶体具有较小的密度,所以微晶体的被破坏就会引起密度的增加,因此,在水中有两种密度改变的效应。

第一,使密度变小的效应,当温度升高的时候,水分子的热运动更剧烈了,分子间的距离变大了,因而引起密度的减小。

第二,使密度变大的效应,当温度升高时,水中的微晶体逐渐的被破坏,引起密阻的增大,在4摄氏度以上水的温度升高时,第一种效应占优势,随着温度减小,体积增大。在4摄氏度以上时,水的温度升高,第二种效应占优势,水的密度增大,体积减小。

因此,水在4摄氏度的时候密度最大,这是水的密度反常变化的原因。


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