冰山为什么能浮出水面的科学故事
来源： 最后更新：22-02-28 05:00:23
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冰山为什么能浮出水面的科学故事
实际上，冰山都是浮在水中，并且总有一小部分会浮出水面，这是因为冰的密度比水小。大多数物质都有一个共同的性质：热胀冷缩。受热以后会膨胀变大，遇冷则缩小。水在大部分时候，也是热胀冷缩的。水的密度在4℃时最大，温度高于4℃时，水是热胀冷缩的，水的密度随温度升高而减小。但是在0～4℃时，水是热缩冷胀的，密度随温度的升高而增加。这种奇特的反常膨胀的性质使得冰比水轻，0℃时冰的密度是0.9克/厘米3，4℃的水密度是1.0克/厘米3，同体积的冰的质量是水的90%，即相同体积的冰比水轻，所以冰能浮在水面上。
水和冰都是由水分子构成的。每个水分子又是由2个氢原子和1个氧原子构成的。在水分子中，氢原子和氧原子通过共用电子对结合在一起。由于氧原子吸引电子的能力比氢原子强，共用电子对偏向氧原子一边，结果是每个氢原子带少量的正电荷，每个氧原子带少量的负电荷，由于正负相吸，一个水分子中的氢原子会与附近另一个水分子中的氧原子之间产生静电吸引力，这种静电吸引力被称为氢键。氢键的存在使得水中的水分子不是独立存在的，而是相互缔合成大分子。由于氢键具有方向性，水分子缔合时会有序排列成规则的六角形环状或正四面体空间网状结构。水的温度越低，水分子的热运动越慢，水分子的缔合作用就越强。液态水中，部分水分子发生缔合，部分水分子没有发生缔合，没有缔合的水分子会进入到缔合大分子的缝隙中。而在固态冰中，所有的水分子都缔合成了规则的大分子团，这就使得固态冰中分子间隙比液态水中大，所以冰的密度变得比同温度的水小。
但是，冰山并不是完全漂浮在水面上的，一般一座冰山只有1/10浮在水面上，另外的9/10在水面以下，所以人们常用“冰山一角”来形容暴露出来的情况其实只是整体的一小部分。物体要能浮在水面上，水对它的浮力必须等于物体自身的重力，而水对物体的浮力则等于物体排开水的重力。由于冰的密度与水的密度比是9:10，所以冰在水里时，只要有9/10的部分在水面以下，它排开水的重力就等于自身的重力了，即浮力等于重力，其余1/10就浮在水面上了。
冰山为什么能浮出水面的科学故事点评
冰浮在水面上，对于地球的生态有非常重要的作用。冰就像给水面盖了一床被子，可以阻止冰层以下的水温进一步降低，水里的鱼虾就能安全地过冬了。如果冰比水重，沉到水底，那表面的水会不停地冻结成冰，最后整个水体冻得硬邦邦的，水里的生物都将无法生存。
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