冰山為什么能浮出水面

　　南極和北極相信大家都知道，那里是非常寒冷的，那里都處都是海水和冰的天下。在水中還有很多的冰山，有的甚至直徑超過1000米�？催^經(jīng)典大片泰坦尼克號的知道它就是由于撞上冰山而沉沒的。那么，冰山到底是“扎根”海底，還是浮在水面上的呢?下面一起來了解下吧。

　　冰山為什么能浮出水面

　　實際上，冰山都是浮在水中，并且總有一小部分會浮出水面，這是因為冰的密度比水小。大多數(shù)物質(zhì)都有一個共同的性質(zhì)：熱脹冷縮。受熱以后會膨脹變大，遇冷則縮小。水在大部分時候，也是熱脹冷縮的。水的密度在4℃時最大，溫度高于4℃時，水是熱脹冷縮的，水的密度隨溫度升高而減小。但是在0～4℃時，水是熱縮冷脹的，密度隨溫度的升高而增加。這種奇特的反常膨脹的性質(zhì)使得冰比水輕，0℃時冰的密度是0.9克/厘米3，4℃的水密度是1.0克/厘米3，同體積的冰的質(zhì)量是水的90%，即相同體積的冰比水輕，所以冰能浮在水面上。

　　水和冰都是由水分子構(gòu)成的。每個水分子又是由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成的。在水分子中，氫原子和氧原子通過共用電子對結(jié)合在一起。由于氧原子吸引電子的能力比氫原子強，共用電子對偏向氧原子一邊，結(jié)果是每個氫原子帶少量的正電荷，每個氧原子帶少量的負(fù)電荷，由于正負(fù)相吸，一個水分子中的氫原子會與附近另一個水分子中的氧原子之間產(chǎn)生靜電吸引力，這種靜電吸引力被稱為氫鍵。氫鍵的存在使得水中的水分子不是獨立存在的，而是相互締合成大分子。由于氫鍵具有方向性，水分子締合時會有序排列成規(guī)則的六角形環(huán)狀或正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。水的溫度越低，水分子的熱運動越慢，水分子的締合作用就越強。液態(tài)水中，部分水分子發(fā)生締合，部分水分子沒有發(fā)生締合，沒有締合的水分子會進(jìn)入到締合大分子的縫隙中。而在固態(tài)冰中，所有的水分子都締合成了規(guī)則的大分子團(tuán)，這就使得固態(tài)冰中分子間隙比液態(tài)水中大，所以冰的密度變得比同溫度的水小。

　　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，所以人們常用“冰山一角”來形容暴露出來的情況其實只是整體的一小部分。物體要能浮在水面上，水對它的浮力必須等于物體自身的重力，而水對物體的浮力則等于物體排開水的重力。由于冰的密度與水的密度比是9:10，所以冰在水里時，只要有9/10的部分在水面以下，它排開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。

　　冰浮在水面上，對于地球的生態(tài)有非常重要的作用。冰就像給水面蓋了一床被子，可以阻止冰層以下的水溫進(jìn)一步降低，水里的魚蝦就能安全地過冬了。如果冰比水重，沉到水底，那表面的水會不停地凍結(jié)成冰，最后整個水體凍得硬邦邦的，水里的生物都將無法生存。

　　冰山為什么能浮出水面

　　因為冰的密度是0.9，水的密度是1.0，冰的密度小于水，所以能夠浮在水面上。

　　水的物理性質(zhì)非常特別，熱脹冷縮的原理有時水是不遵循的。

　　一般物體都是熱脹冷縮，可水在0---4℃時并不遵循這一原理，在4℃時密度最大，越冷密度越低，到結(jié)冰成固定時密度就只有0.9了。這樣同樣體積的冰排出水的體積就少，也就是說一塊冰排出水的體積小些，這樣冰就多出部分浮在水上。

　　固體收到的浮力等于排出液體的重量，固體的密度如果大于液體，就會下沉，固體密度如果小于液體，就會上浮。這是初中物理就學(xué)過的吧！

　　作為固體的冰塊為什么浮于水面呢？因為冰的密度比水小，水分子在固態(tài)時要比在液態(tài)時更占空間，因此一定體積的冰塊比相同體積的水輕。

　　這是因為冰比水的密度小，密度比水小的物體在水中會上浮，密度比水大的物體在水中則下沉，密度等于水的物體在水中會懸浮，處于平衡狀態(tài)。

　　正常情況下的水的密度是1.0×10kg/m，然而水在凝結(jié)成冰后體積增大，密度下降至0.8×10kg/m，顯然水的密度大于冰，在該狀態(tài)下冰塊會浮于水面。當(dāng)物體的密度大于水的密度，如鐵塊的密度大于水的密度，鐵塊放入水中會下沉。

　　如果按照物體熱脹冷縮的規(guī)律，水結(jié)冰后應(yīng)該是冷縮后密度更大，冰應(yīng)該是沉下去的。然而，水的物理特性很特別，單位質(zhì)量的水在凝結(jié)成冰時它的體積會膨脹，因而密度會變小，也就是說冰的密度比水小，所以水結(jié)冰后冰會浮在水面上。

　　水遇冷結(jié)冰后，冰塊是浮在水面上的。這就是原因。

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