原出处:TED;拆分:心渊;翻译人员: Tina Zhao 校对人员: Zhiting Chen
水是生命的体液。人喝水,用水洗澡,耕种,做饭,清洁。水是人身体中数量最多的分子。事实上,如果没有水,所有的生命都会死亡。但最重要的是,如果没有水,就没有冰茶了。嗯,冰茶。
为什么冰块会浮在上面呢?
如果这些冰块是固体氩气做成的,被放入一杯液体氩气中,他们就会下沉。
大多数其他物质都是固态重于液态。
但是,不知为何,固态水,又称冰,密度比液态水小。怎么会呢?
众所周知,一个水分子是两个氢原子和一个氧原子组成的。
水分子
氢原子
氧原子
请看一滴水中的几个分子,假设温度是 25 摄氏度。这时,分子在弯曲,伸展,旋转,在空间里移动。
现在,降低温度,每个分子里所含的动能也随之减少,那么分子弯曲,拉伸、 旋转,移动地自然会较少。
平均而言,这意味着分子所占空间变小。那么,你可能以为,液态水在冻结时,分子只是挤在一起贴得越来越紧,但事实并非如此。
水,同大多数其他物质不同,水分子之间有一种独特的的相互作用叫做氢键。
氢键
那么,通常,在共价键里,两个电子在原子之间被不平等共享。
在「氢键」里,氢原子在原子之间也被不平等共享。
一个氢键是这样的。两个是这样。这是三个、四个、五、六、七、八、九、十、十一、十二、我还可以加下去哦。
一滴水里,数百、 数千、 数以百万,数十亿,数万亿的分子之间,氢键由此而形成大范围网络,这种连接又不断地断开再重新形成。
现在还是回头讲水凉了的情况吧。
4 摄氏度以上时,水分子的动能使其之间的互动时间很短。氢键快速形成再断开,
就好比是高中生之间的关系,真的是速战速决。
但温度低于4 度时,水分子的动能开始跌落低于氢键内能源量。
所以,氢键形成比断开还频繁,混乱中,开始呈现出新的美妙结构。
固态水、 冰、从分子图上是这样的。请注意,这种有序的 六角形结构的密度低于无序结构的液态水。
大家都知道,如果物体放入比其密度高的液体中该物体就会浮起来。
好吧,冰浮于水上又有什么了不起的?好,设想一下没有浮冰的世界吧。
海洋最冷的部分将是漆黑不见五指的海底,一旦冻结,永远冻结。别指望再吃到龙虾卷了,因为甲壳类动物就会失去它们的栖息地,寿司也永别了,因为海藻森林不会增长。加拿大的孩子们在冬天要做什么?如果他们没法玩冰球或冰中钓鱼了?詹姆斯 · 卡梅隆也可以忘记他的奥斯卡奖了,因为泰坦尼克号根本没机会沉。永别了! 那反射着阳光的雪白的极地冰帽,而阳光则烘烤着我们星球。事实上,连我们熟知的海洋也将不复存在,现在地球表面面积的 70%以上是海洋,调节着整个地球的大气层。但最糟的是,那样就没有冰茶了。嗯,冰茶。