为什么0℃时,固态水比液态水体积大
发表时间：2024-07-31 18:46:53
来源：网友投稿
0°C时,固态水(冰)比液态水(液态)体积大,原因有:1. 水分子在冰晶结构中以六方密排结构排布,每个水分子之间的距离比液态时大,所以相同质量的水在结冰时需要占据更大的体积。
2. 水分子在液态时,彼此之间的相互作用力较小,所以水分子可以较为紧密地排列。但在结冰转变为固态时,水分子之间建立起比较强的氢键,使得水分子无法再如液态时那样紧密地排列,需要更大的空间。
3. 水在结冰时会发生体积突然膨胀,这是因为结冰时晶格核生成和晶体生长需要一定空间,使冰的体积超过液态水体积的9%,这种突然的膨胀也是结冰时产生破坏力的原因之一。
4. 水在0°C时仍保持液态,水分子的运动和晃动使它们可以紧密排列;但在结冰时,水分子的运动和晃动急剧减小,它们排列成稳定的晶格结构,这也需要相对更大的空间,因而体积增加。所以总体而言0°C时冰的体积大于液态水,主要是因为:1) 水分子在冰晶中以较大的距离排列;
2) 水分子之间建立起较强的氢键,无法紧密排列;
3) 结冰时需要额外空间生成晶核和晶体生长;
4) 水分子运动减小,以稳定结构排列需要更大空间。这四个因素共同导致了相同温度下冰的体积大于液态水。
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