学帮网水结冰时为什么冷胀热缩?能具体说明吗?
来源：学生作业学帮网 编辑：学帮网 时间：2024/05/05 11:28:37
水结冰时为什么冷胀热缩?能具体说明吗?
一般情况下,物体遵守热胀冷缩,也就是对于同一物体“固体的密度应比液体大”
可是水却相反,这原因涉及到化学.
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.
水在4摄氏度时密度最大，温度大于4摄氏度时，温度越高体积越大；小于4摄氏度时，温度越低体积越大。原因是水分子之间存在氢键，对空间结构有影响。如有兴趣可查看大学无机化学关于氢键的有关内容。
因为水结冰了会变大，而冰化了后变小
水结冰密度变大，冰化水密度变小
这个问题也能问，可能做学术研究吧！~跟着上面学习一下
跟水的结构有关
因为，水结成冰后，密度变小而体积变大，所以，出现冷张热缩现象。
这在高三时会详细介绍：液态水分子呈杂乱排布，分子间间隙较小．因而体积小！而在固态(冰)时水分子间因为氢键的存在而有规律的排布,使得分子间有很多空隙,导致体积变大！这看似违反热胀冷缩,其实并没有,因为有氢键这个比温度的影响更大的因素存在！...
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这在高三时会详细介绍：液态水分子呈杂乱排布，分子间间隙较小．因而体积小！而在固态(冰)时水分子间因为氢键的存在而有规律的排布,使得分子间有很多空隙,导致体积变大！这看似违反热胀冷缩,其实并没有,因为有氢键这个比温度的影响更大的因素存在！
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这是上帝的眷顾，否则早期海洋的动物会因为水结冰下沉而冻死的。这个问题是对宇宙最高智慧的拷问，我只能说这么多。