簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),冰的體積大于同質(zhì)量水的體積,因此冰溶化后體積減小,分子之間的間隙變小,因此分子間作用力變大!你的問(wèn)題與“為什么4攝氏度時(shí)候水密度最大?”這個(gè)問(wèn)題密切相關(guān),有篇不錯(cuò)的解說(shuō)短文——
水的反常膨脹現(xiàn)象,原因是水分子具有特殊的結(jié)構(gòu),但對(duì)水分子結(jié)構(gòu)的研究,現(xiàn)代科學(xué)上還沒(méi)有統(tǒng)—的認(rèn)識(shí),因此對(duì)水的密度的反常變化的原因還沒(méi)有統(tǒng)一的解釋方法,現(xiàn)在介紹常見(jiàn)的幾種解釋方法以供參考:
1.“晶體結(jié)構(gòu)”論:
為了介紹水的反常膨脹,務(wù)必要先介紹冰的晶體結(jié)構(gòu).在冰的晶體結(jié)構(gòu)中,水分子(即冰晶體的分子)以一定的方向排列在晶體點(diǎn)陣內(nèi),每個(gè)水分子都被另外四個(gè)分子所包圍,這四個(gè)水分子形成一個(gè)四面體(三角形錐體),水分子間相互作用力的性質(zhì)使得在冰的晶體中水分子的排列一定是這種形狀,這種排列方式比較松散,體積較大,如果在冰中的水分子不象這樣排列,而是一個(gè)連著一個(gè)排列得很緊密,那時(shí)同樣質(zhì)量的冰的體積將會(huì)縮小.
用x射線研究液態(tài)水的結(jié)構(gòu)時(shí),發(fā)現(xiàn)在低溫的液態(tài)水中在一定的程度上還保留著冰的四面體的結(jié)構(gòu),就是說(shuō)在低溫的液態(tài)水中有著非常微小的冰的結(jié)晶.根據(jù)推算,在接近0℃時(shí)的水約包含著0.60%的這種微晶體.當(dāng)溫度逐漸升高時(shí),這種微晶體逐漸地被破壞,因?yàn)檫@種微晶體具有象冰一樣的晶結(jié)構(gòu),它的體積比同質(zhì)量水的體積大,所以這種微晶體逐漸的被破壞,它的體積就逐漸變小,因而密度逐漸變大.反過(guò)來(lái)說(shuō),它的溫度從4℃降到0℃,這種微晶體逐漸增加,體積逐漸變大,密度逐漸縮小,呈現(xiàn)反常膨脹.但水的溫度高于4℃時(shí),水分子的熱運(yùn)動(dòng)使得分子間的距離增加,體積變大,密度變小,所以說(shuō)水在4℃時(shí)的密度最大.
2.“極性分子”論:
水是由很多不斷運(yùn)動(dòng)著的水分子組成的.根據(jù)實(shí)驗(yàn)和近代理論研究的結(jié)果,知道在水分子的兩端帶有兩個(gè)相反的電荷,一端帶正電荷,一端帶負(fù)電荷.在逐漸升高到4℃以上時(shí),水分子的動(dòng)能大了,運(yùn)動(dòng)速度加快了,吸引在一起的兩個(gè)分子.漸漸拆開(kāi)為單個(gè)分子,運(yùn)動(dòng)的范圍也擴(kuò)大了,這時(shí)候水的密度也漸漸變小了.
3.“分子的諦合”論:
水的反常膨脹現(xiàn)象和水在不同狀態(tài)的結(jié)構(gòu)有關(guān),實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明,無(wú)論是液態(tài)或固態(tài)的水都含有由簡(jiǎn)單分子結(jié)合而成的復(fù)雜分子……這種結(jié)合過(guò)程稱(chēng)為水分子的諦合.
液態(tài)水,除了含有簡(jiǎn)單的水分子(H20)外,同時(shí)還含有諦合分子(H20)2和(H20)3,由于諦合是放熱過(guò)程,所以溫度低,水的諦合程度也隨之增高,即n值變大.當(dāng)溫度為0℃時(shí),水便結(jié)合冰,全部水分子諦合在一起,在冰的結(jié)構(gòu)中,每個(gè)氧原于與4個(gè)氫原于相連接成四面體,所以冰的結(jié)構(gòu)中有較大的空隙,因而冰的密度比水小,比水輕.
水在4℃時(shí)密度最大的原因,可能是在0℃的液態(tài)水內(nèi)仍保持有一些非常微小的同冰的結(jié)構(gòu)相似的諦合分子所致.當(dāng)加熱時(shí),一方面這種冰結(jié)構(gòu)的諦合分子被破壞變成較緊密的排列而使密度上升變大,另一方面水分子的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),水分子間距離增大又會(huì)使密度隨溫度上升變小.在4℃以下第一種效應(yīng)占優(yōu)勢(shì),在4℃以上第二種效應(yīng)占優(yōu)勢(shì).所以只有在4℃時(shí),密度最大.
初三物理 冰融化成水 相互作用力會(huì)
初三物理 冰融化成水 相互作用力會(huì)
為什么會(huì)增大固體相互作用力不是大于液體嗎
為什么會(huì)增大固體相互作用力不是大于液體嗎
物理人氣:829 ℃時(shí)間:2020-05-22 21:14:58
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