你知道水的体积变化是为什么吗？

孤独寒松

大家都知道重量和容积都是以水来作标准的。
一般的情况下，物质在固体下的体积比液态下的体积要小。水是刚好与其相反。
而在冬天里，自来水管往往因为结冰被胀裂，这就说明，水在固体的形态下比液态的形态下的体积增大了。
那么，水为什么在固体时候的体积比液体时候的体积大呢？知道的朋友来说说其中的道理！

周周

为什么冰能浮在水面上呢？因为冰的密度为0.9，水的为1。
同样质量密度由1变为0.9，那体积应该增大为1/0.9倍。
我小学毕业，说的不对，别笑话。

孤独寒松

回复 2# 周周


    朋友说的只是宏观上的，那么微观理论是什么呢？

孤独寒松

将冰熔化成水，缔合水分子中的一些氢键断裂，冰的晶体消失。0℃的水与0℃的冰相比，缔合水分子中的单个水分子数目减少，分子的间距变小、空隙减少，所以0℃的水比0℃的冰密度大。用伦琴射线照射0℃的水，发现只有15％的氢键断裂，水中仍然存在有约85％的微小冰晶体（即大的缔合水分子）。若继续加热0℃的水，随着水温度的升高，大的缔合水分子逐渐瓦解，变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子。这些小的缔合水分子或单个水分子，受氢链的影响较小，可以任意排列和运动，而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间。在水温升高的过程中，一方面，缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大，水分子的堆集程度（或密集程度）逐渐加大，水的密度也随之加大。另一方面在这个过程中，随着温度的升高，水分子的运动速度加快，使得分子的平均距离加大，密度减小。考虑水密度随温度变化的规律时，应当综合考虑两种因素的影响。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，为反常膨胀。

孤独寒松

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，分子间距离增大，且被固定在一个位置附近，氢键的作用力削弱，宏观的表现为体积变大。这是水的特殊之处。
一般液体固化后，体积会减小，因为分子间的距离减小了，即分子间空隙减小了

孤独寒松

其实水是个特殊情况，它从固态变成液态时分子间间隙是变小的，而非变大。液态时在水分子之间存在一种叫氢键的作用力，当水变成固态的时候氢键被破坏，体积变大，分子间间隙变大，反之从固态变成液态，体积变小，分子间间隙变小。它和我们平时接触到的大多数物质不一样。

孤独寒松

水H2O  结构式H-O-H，水中含有氢键，每个水分子都由氢键连接，当液态时，氢键之间可重叠，所以体积小，当为故态时，重叠的氢键彼此分离，体积自然大了

feixi

真是学过的东西时间久不用了就还给老师了。
现在还在恶补电方面的知识。

孤独寒松

回复 8# feixi


    铸造所涉及的学科太多了，只有平常慢慢积累知识。
最好是博览群书，结合实践，这才是可能成为一名出色的铸造工程师！

feixi

回复 9# 孤独寒松


    嗯！谨记前辈的教诲，虽然现在偏向于管理但是技术上也丝毫不敢懈怠。

孤独寒松

回复 10# feixi


    可以告诉我，你现在是什么岗位吗？

yjlzwl

水的密度变化挺特别的，不知道还有什么物质，变液体时，密度也变大