不是,水結(jié)成冰,體積就變大了
我們知道,如果物體所受外界壓力不變,大多數(shù)物體的體積都隨溫度的升高而增大,即熱脹冷縮.與大多數(shù)物質(zhì)的性質(zhì)相反,在0到4攝氏度的溫度范圍內(nèi),水的體積卻隨溫度的升高而減小,這就是說,水在0到4攝氏度之間是冷漲熱縮.水的這一反常性質(zhì),對江河湖泊中的動植物的生命有著重要的影響和意義.
當寒冷的冬天來臨后,隨著氣溫的降低,江河湖泊中的水溫也隨之下降,考慮某一湖泊,設(shè)其全湖水處于某一溫度如10攝氏度,再設(shè)湖面上空氣的溫度為-10 攝氏度,于是湖表面的水就會變冷,比如說溫度降到9攝氏度,這部分水因變冷而收縮,其密度比底下的較暖的水為大,因而沉入下面密度較小的水中,下面的10 攝氏度的水上升.冷水的下沉引起一個混合過程,此過程一直持續(xù)到湖泊中的所有水冷卻到4攝氏度為止.但是表面的水還要被冷空氣繼續(xù)冷卻降溫,表面水的密度進一步降低,又比如降到3攝氏度,這部分水的體積不但不縮小反而膨脹,即表面水的密度比下面小,因而就浮在水面上不再下沉,對流和混合此時都停止了(當然擴散不會停止),表面下的水基本上靠熱傳導(dǎo)散失內(nèi)能.水是熱的不良導(dǎo)體,這樣散熱是比較慢的,表面水的溫度,先于下面的水降到0攝氏度,開始結(jié)冰.冰的密度比水小,所以一直浮在水面上而不下沉.冰下面的水,從上到下溫度為0攝氏度到4攝氏度,從上到下逐漸結(jié)冰.由于通過熱傳導(dǎo)而向上散熱比較慢,并且有地熱由底下向上傳導(dǎo),因此凍結(jié)的速度是緩慢的.若湖泊的水很深,湖水是不會被凍透的,湖泊中生存的動植就可以在靠近湖底的4 攝氏度的水中安然過冬,免遭凍死的厄運.
如果水的性質(zhì)也像其它大多數(shù)物質(zhì)那樣,在全部溫度范圍內(nèi)都是熱脹冷縮的,那么溫度較高的水不斷升到水面,向空氣散熱,湖泊中水的凍結(jié)就會從底部開始,從而容易導(dǎo)致湖泊中的水全部凍結(jié).這樣一來,就毀掉了湖泊中的一切經(jīng)不起凍結(jié)的生命.
這是反常膨脹