Thursday, March 15, 2007

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e,今天是3月15日.3月应该是春天了,我们却以盛夏的装束来面对,11:00-11:45的体育课鬼才知道实际的月份了.
不过早上上学的时候倒是一路都是春色,去车站的路上树木抽着绿芽,清脆清脆的.只可惜不像北国的柳树那般谦虚,肩扛着沉重的书包试着跳了几次,够不到.大概同桌肯定能够到吧.........
正跳着,树的种类换了.一个只在春天秃头的不知名的树.

自缘身在南国..........
那个谁,柳树在那里啊?

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河水是怎样结冰的?
我们在课本上学到,当温度降到0℃时水就会变成冰。但实际情况并非如此简单。一方面自然界中的水不是纯净的水,里面溶解了很多物质,水的凝固点降低,水 需在0℃以下才能冻结;另一方面,当温度刚好由零度以上降到0℃时,水是不会结冻的,因为结冰时放出的潜热很大,如果正好是冰点,刚生成的冰晶又会很快融 化掉。所以,一般温度在零度以下河水才出现冻结现象。

  静水结冰需要较甚的过冷,实验室里曾经记录到蒸馏水过冷到-20℃还不见冰晶出现的数据。一般静水冷却到4℃后,水面继续降温,仅能使表层发生冷却,底层在较长时间里还是维持在4℃的温度,所以静水冻结是从水面开始的。

   初冬时节河流淌凌是河流开始结冰的最初阶段。河水是汹涌流动的,流水结冰过程与静水很不相同。流水由于处在流动状态,紊流扰动强,不仅表层冷却迅速,就 是底层也同时降温,水面和水内几乎可以同时结冰。大多数研究者认为,河流结冰是同时在水面和水中发生的。理由是河流混合作用强,在结冰前河水上下都能达到 大体相同的温度,只要有结晶核,就可以在任何地方开始结冰。底冰的存在证明了这种理论的可能性。

  河流封冻有二种情况。一种是从岸边开始,先结成岸冰,向河心发展,逐渐汇合成冰桥,冰桥宽度扩展,使整个河面全被封冻。还有一种是流冰在河流狭窄或浅滩处形成冰坝后,冰块相互之间和冰块与河岸之间迅速冻结起来,并逆流向上扩展,使整个河面封冻。

湖水结冰

  我国最大的高原湖泊青海湖,千余年前就有藏族同胞在它的海心岛上安家。那么辽阔的湖面是怎样越过的呢?原来,青海湖一到冬天,全湖冰封,坚实的冰盖上成为天然的通道,人们主要靠冬天往来进出。

   湖泊结冰与河流结冰不同。湖泊和水库都比较安定,即使风浪滔滔,只是水体表层汹涌而已,水的深处还是安定的。湖水冬季降温,冷水下沉,暖水上浮,引起对 流,这个过程在水温为4℃时自行停止。因为此时水的密度最大,继续降温,密度反而减小,表层水轻而底部水重,对流作用不能继续进行。对流停止后,湖水降温 靠热传导进行。热传导远不如对流散热快。由于这个原因,冬季深水湖底层的温度大致保持在4℃左右。{这就是老师所提出的为什么湖水不全部结冰的原因}

  由于没有象河流那样的紊流作 用,湖水总是先在表层达到过冷状态。这时,如果风平浪静,湖面就能迅速结冰,有时一夜之间形成封冻全湖的冰壳。湖面结冰,首先是在水面上形成很小的片状冰 晶。片状冰晶多平卧水面,在生长过程中呈星形或树枝形,因为这种形状有利于散发结晶时释放出来的潜热。

  一般湖面冰盖厚五厘米即可通过单人。冰厚二十厘米滑冰者可任意驰骋,马拉雪撬也能通过。冰厚超过五十厘米时,可以开辟冰道通行汽车。

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为什么水0到4度是热缩冷胀的?

在 一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象。然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的 现象。人们通过实验得到了P-t曲线,即水的密度随温度变化的曲线。由图可见,在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大;温度由4℃继续上升的 合过程中,水的密度逐渐减小;水在4℃时的密度最大。水在0℃至14℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀。水的反常膨胀现象可以用氢键、 缔合水分子理论予以解释。

物质的密度由物质内分子的平均间距决定。对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起 的缔合水分子,而水分子缔合后形成 的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定。具体地说,水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运 动两个因素决定。当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱;当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强。综合考虑两个因素的影响,便可得知 水的密度变化规律。

在水中,常温下有大约50%的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定。

多个水分 子组合时,除了呈六角形外(如雪花、窗花),还可能形成立体形点阵结构(属六方晶系)。每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在 一起。边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子。由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原 子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子;另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起。可以看出,这种多个分子 组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大。由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化。 一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大。

在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状。此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小。

将 冰熔化成水,缔合水分子中的一些氢键断裂,冰的晶体消失。0℃的水与0℃的冰相比,缔合水分子中的单个水分子数目减少,分子的间距变小、空隙减 少,所以0℃的水比0℃的冰密度大。用伦琴射线照射0℃的水,发现只有15%的氢键断裂,水中仍然存在有约85%的微小冰晶体(即大的缔合水分子)。若继 续加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子。这些小的缔合水分子或单个水分子,受 氢链的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“缕空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间。在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的 缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度(或密集程度)逐渐加大,水的密度也随之加大。另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水 分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小。考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响。在水温由0℃升至4℃的过程中,由 缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨 胀。

水温超过4℃时,同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素,综合分析它们对水密度的影响。由于在水温比较 高的时候,水 中缔合数大的缔合水分子数目比较小,氢键断裂所造成水密度增加的影响较小,水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响,所以在水温由4℃继续升高的过程 中,水的密度随温度升高而减小,即呈现热胀冷缩现象。

在4℃时,水中双分子缔合水分子的比例最大,水分子的间距最小,水的密度最大。

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为什么有些物质溶解会放热 有些会吸热

水合就是和水结合的意思,水分子里的氧上有两个不成键的电子对。而且氧的电负性大,使氢的电子被强烈吸引到氧附近,氢显示很强的正电性,氧显示很强的负电性。

当物质放入水中,物质中的带正电的部分被水的氧吸引,带负电的部分被氢吸引。
这样,离子化合物就分离成阴离子和阳离子,分别吸引了一层“水膜”,很容易混在水里,物质就溶解了,例如NaCl。
同样,某些共价化合物也被水强行分成阴阳离子,也就溶解在水中,例如HCl。
还有一些比较“坚固”的共价化合物,但是有极性,就是含有带正电和负电的部分,这样也可以被水分别包围,也可以溶解,例如酒精CH3-CH2-OH。
所以大部分没有极性的分子(难点{解释分子的极性与非极性是由分子的电荷分布情况决定的。极性分子是分子内部电荷分布不均匀造成的,非极性分子是分子内部电荷分布均匀造成的。键的极性是形成键的两个原子的原子核对电子的束缚能力不同而产生的。键的非极性是形成键的两个原子的原子核对电子的束缚能力相同而产生。
含有非极性键的极性分子:CH3-CH2-CH(CH3)2(C-C键即为非极性键,而整个分子由于电子分布不均匀而由极性)
含有极性键的非极性分子:CH3-CH2—CH3(由于此有机物机构上的对称性,它无极性,但C-H键为极性键)}),就难溶于水,例如甲烷CH4。

还有一些离子晶体不溶于水,例如BaSO4,是因为在分成离子的时候需要吸收能量,而水合的过程又放出能量,如果水合的时候放出的能量不够,就很有可能不足以让这种物质分成离子,所以就不溶了。
如果放出的能量过多,就会变成热放出,就是溶解放热的物质。
但是也有放出能量不够,但因为水分子有热运动能量,而水分子所含的能量并不均匀。物质仍然可以靠能量比较大的水分子提供的热运动能量而溶解的,这样就必须从外界吸收热量,就是溶解吸热的物质。

由此可见,溶解吸热的物质远比放热的少。