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冰为什么会浮于水

1 问题引入
1 问题引入
2 分子层面讲解
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2 分子层面讲解
2.1 直觉误解
2.1 直觉误解
2.2 分子结构
2.2 分子结构
2.3 密度影响
2.3 密度影响
3 意义想象
3 意义想象
引入水
引入水
为何冰会浮在水上
为何冰会浮在水上
固体氩气重于液态
固体氩气重于液态
多数固态重于液态
多数固态重于液态
为何水比冰重
为何水比冰重
水分子组成
水分子组成
25度动能大
25度动能大
4度动能小
4度动能小
冰分子并不紧密
冰分子并不紧密
水有氢键
水有氢键
共价键
共价键
氢键
氢键
若干氢键时的结构
若干氢键时的结构
大量氢键的结构
大量氢键的结构
回到结构
回到结构
高温氢键常断
高温氢键常断
速战速决的恋情
速战速决的恋情
低温氢键大于动能
低温氢键大于动能
低温氢键结构稳定
低温氢键结构稳定
冰比水密度低
冰比水密度低
冰会浮于水
冰会浮于水
设想冰比水重
设想冰比水重
冰比水重的后果
冰比水重的后果

冰为什么会浮于水

2022-08-29
11 次观看
心渊
粉丝:0
主题:6
描述:8
例子:6
类比:2
其他:7
字数:1303

冰为什么会浮于水

2022-08-29
11 次观看
心渊
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心渊
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主题:6
描述:8
例子:6
类比:2
其他:7
字数:1303

原出处:TED;拆分:心渊;翻译人员: Tina Zhao 校对人员: Zhiting Chen

1 问题引入

引入 引入水

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。

提问 为何冰会浮在水上

为什么冰块会浮在上面呢?

固体氩气重于液态

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。

多数固态重于液态

大多数其他物质都是固态重于液态。

提问 为何水比冰重

但是,不知为何,固态水,又称冰,密度比液态水小。怎么会呢?

2 分子层面讲解

2.1 直觉误解

回顾 水分子组成

众所周知,一个水分子是两个氢原子和一个氧原子组成的。

25度动能大

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。

4度动能小

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。

误区 冰分子并不紧密

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。

2.2 分子结构

水有氢键

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

共价键 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。

氢键

在「氢键」里,氢原子在原子之间也被不平等共享。

若干氢键时的结构 水有氢键

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。

大量氢键的结构 水有氢键

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。

过渡 回到结构

现在还是回头讲水凉了的情况吧。

高温氢键常断

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,

速战速决的恋情

就好比是高中生之间的关系,真的是速战速决。

低温氢键大于动能

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。

低温氢键结构稳定

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。

2.3 密度影响

冰比水密度低

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。

冰会浮于水

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。

3 意义想象

想象 设想冰比水重

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。

冰比水重的后果 设想冰比水重

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。

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