许多人都观察到冰漂浮在水面上,这似乎违背了常识,因为大多数人都认为液体的固体形式比液体形式更重。 像其他漂浮的东西一样,冰漂浮是因为它的密度比水小,显示了浮力的特性。 此外,冰也是水的迷人特性的一个说明,这种液体的行为方式非常不寻常。
当你看到冰块漂浮时,你看到的是浮力的科学原理的展示。 当物体在下沉之前能够在水中取代自己的重量时,就可以说它是有浮力的。 当物体在水中沉淀时,一个相等的力量推着物体的底部,使它漂浮,而不是下沉。 当物质的表面积和密度合适时,该物质会漂浮,而不是沉到底部。
就大多数液体而言,液体越冷,它的密度就越大。 然而,水在凝固点以上达到最大密度。 当水冻结时,它的分子排列成一个矩阵,在它们之间创造出以前不存在的空间。 因此,冰的密度比水在最密集处的密度低9%左右,这使冰在水中漂浮,而不是下沉。
然而,你可能已经注意到,当你把冰和水放在一起看时,冰并不只是漂浮在表面,冰的一部分通常被淹没。 有时,整块冰会被淹没,就像玻璃杯中的冰块一样。 在像北极的冰层的情况下,冰的巨大表面积确保它将具有浮力,因为它在下沉之前会取代自己的重量。 另一方面,像冰块这样的小块冰,可能在它能够取代自己的重量之前下沉。
冰块漂浮的事实对于自然环境来说是一件幸运的事情。 如果冰块沉入海底,世界上的海洋、湖泊和河流就会从底部慢慢冻结,最终变成坚冰。 相反,冰块沿着表面漂浮,随着温度的变化而逐渐融化,但北极和南极地区除外,由于温度很低,那里全年都有永久性的冰层。
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