为什么当河面结冰时水底的温度还要高些我知道这是热缩冷胀的规律,但是我要具体的.

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2019/06/20 11:15:16

为什么当河面结冰时水底的温度还要高些
我知道这是热缩冷胀的规律,但是我要具体的.

由于水分子是极性很强的分子,能通过氢键结合成缔合分子(多个水分子组合在一起).液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子,最典型的两种是(H2O)2和(H2O)3,前者称为双分子缔合水分子.物质的密度由物质内分子的平均间距决定.当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在(在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大.),分子占据空间相对减小,此时水的密度最大.如果温度再继续升高在3.98℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了.水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小.
这种妙不可言的奇特现象会使冬天里海洋、江河和湖泊的水,于结冰之后浮到水面,而温度较高的水则因较重而沉到冰块之下.最后,当整个水面冻结成冰,下层的水却仍然继续保持其液体形态,不受寒冬的影响,而海洋湖泊内中的生命,亦因此得以存活.水底的温度在4摄氏度以上.
参考资料:yilang001博客文章