水结冰体积为什么变大
水变成冰体积变大,是因为液态水中水分子之间存在着较强的氢键作用力。它比分子间的作用力(范得瓦耳斯力)大得多。当水处于液态时,在氢键力的作用下,水分子靠近,在宏观上就表现为体积小。而变为固体时,水变为晶体,分子排列有了规律,氢键的作用力削弱,宏观的表现为体积变大。
水结冰其实是一种结晶的现象,结晶首先需要有凝结核,然后凝结核不断长大,最终长成大块晶体。其实水结冰的过程并不简单,不是说温度降低到0℃,水就会结冰的,还需要水中含有一些小微粒,作为水分子刚开始结冰时的附着物,水中含有的这种小微粒又叫晶核。
水分子的排列往往让氧原子朝外,氢原子朝内,而氧原子略带负电,因此喜欢周围是正电的环境。如周围的环境带正电,温度又是低于0℃,那么水就容易结冰,不管水中有没有晶核。
在更高的温度下开始结冰过程,水分子还需要一些其他的东西,比如灰尘、煤烟或其他杂质,这样水分子就可以在上面形成晶格,这就是成核的过程。
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