冰是如何形成的
冰是如何形成的
冰是在固態(tài)水中的12種結(jié)晶形態(tài)之一。冰傳遞冷，溫度低。很多人都好奇形成冰的原因是什么。下面由學習啦小編為你詳細介紹冰是如何形成的的相關(guān)知識。
冰的形成
冰是無色透明的固體， 分子之間主要靠 氫鍵作用，晶格結(jié)構(gòu)一般為六方體，但因應(yīng)不同壓力可以有其他晶格結(jié)構(gòu)。密度比水小。
自然界中的水 ，具有氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)三種狀態(tài)。常溫常壓的液態(tài)的我們稱之為水，氣態(tài)的水叫水蒸氣，固態(tài)的水稱為冰Ⅰ-h。h代表六角形，標準大氣壓下，冰的熔點是0℃，其熔化熱是3.35×10^5J/kg。在每平方米146噸的重壓下，冰Ⅰ-h轉(zhuǎn)換為冰Ⅱ,3400噸轉(zhuǎn)換為冰Ⅶ，壓力的原因，溫度高達150~200℃，溫度達到-165℃時，就形成了冰Ⅺ。不利身體健康，不可過多食用。
冰的特性與功勞
水的 熱脹冷縮是反常的，水在低于4度時熱縮冷脹，導致密度下降，而大于4度時，則恢復熱脹冷縮。這是水最重要也是最奇特的特性之一。
這是保障生物存在的很重要的一點，當水結(jié)冰的時候，冰的密度小，浮在水面，可以保障水下生物的生存。當天暖的時候，冰在上面，也是最先解凍。但如果冰的密度比水大，冰會不斷沉到水下，天暖的時候也不會解凍，來年上面的水繼續(xù)冰凍，直到所有的水都成了冰，那所有的水生生物都不會存在了。
特殊的冰
熱冰：除了前面提到高壓下形成的熱冰之外，重水(D2O)在3.8℃時結(jié)冰，成為另一種形式的“熱冰”。
水是一種特殊的液體。它在4℃時密度最大。溫度在4℃以上，液態(tài)水遵守一般 熱脹冷縮規(guī)律。4℃以下，原來水中呈線形分布的縮合 分子中，出現(xiàn)一種像冰晶結(jié)構(gòu)一樣的似冰締合分子，叫做"假冰晶體"。因為冰的密度比水小，“假冰晶體”的存在，降低了水的密度，這就是為什么水在4℃時密度最大，低于4℃密度又要減小的秘密。
人類已經(jīng)能夠在實驗室里制造出八種冰的晶體。但只有天然冰能在自然條件下存在，其它都是高壓冰，在自然界不能穩(wěn)定存在。
天然冰中水分子的締合是按六方晶系的規(guī)則排列起來的。所謂結(jié)晶格子，最簡單的例子是緊密地堆砌的磚塊，如果在這些磚塊的中心處代之以一個假設(shè)的原子，便得到了一個結(jié)晶格子。冰的晶格為一個帶頂錐的 三棱柱體，六個角上的 氧原子分別為相鄰六個晶胞所共有。三個棱上氧原子各為三個相鄰 晶胞所共有，二個軸頂氧 原子各為二個晶胞所共有，只有中央一個 氧原子算是該晶胞所獨有。
注：一般被稱為 干冰的物質(zhì)實際是二氧化碳的固體狀態(tài)， 與水和冰沒有關(guān)系。
干冰是二氧化碳的固體形式。在正常氣壓下，二氧化碳的 凝固點是攝氏負78.5度，在保持物體維持冷凍或低溫狀態(tài)下非常有用。它無色，無味，不易燃，略帶酸性。干冰的密度各不相同，但通常約為 1.4至1.6 g/cm。干冰能夠急速的冷凍物體和降低溫度并且可以用隔離手套來做配置。到二十一世紀，干冰已經(jīng)被廣泛的使用在許多層面了，干冰在增溫時是由固態(tài)直接升華為氣態(tài)，直接轉(zhuǎn)化為氣體而省略轉(zhuǎn)為液態(tài)的程序，因此其相變并不會產(chǎn)生液體，也因此我們稱它做“干冰”。要將二氧化碳變成液態(tài)，就必須加大壓強至5.1 大氣壓才會出現(xiàn)液態(tài)二氧化碳。
冰與水
由于水分子間有 氫鍵締合這樣的特殊結(jié)構(gòu)所決定的。根據(jù)近代 X射線的研究，證明了冰具有四面體的晶體結(jié)構(gòu)。這個四面體是通過氫鍵形成的，是一個敞開式的松弛結(jié)構(gòu)，因為五個水分子不能把全部四面體的體積占完，在冰中氫鍵把這些四面體聯(lián)系起來，成為一個整體。這種通過氫鍵形成的定向有序排列，空間利用率較小，約占34%、因此冰的密度較小，約為攝氏4度是液態(tài)水的9/10。
冰融化時拆散了大量的氫鍵，使整體化為四面體集團和零星的較小的“水分子集團”(即由氫鍵締合形成的一些締合分子)，故液態(tài)水已經(jīng)不象冰那樣完全是有序排列了，而是有一定程度的無序排列，即水分子間的距離不象冰中那樣固定，H2O分子可以由一個四面體的微晶進入另一微晶中去。這樣分子間的空隙減少，密度相對冰就增大了。
溫度升高時，水分子的四面體集團不斷被破壞，分子無序排列增多，使密度增大。但同時，分子間的熱運動也增加了分子間的距離，使密度又減小。這兩個矛盾的因素在4℃時達到平衡，因此，在4℃時水的密度最大。過了4℃后，分子的熱運動使分子間的距離增大的因素，就占優(yōu)勢了，水的密度又開始減小。
河冰
黃河流域是中華民族的 搖籃，孕育了華夏五千年的文明。 但是黃河帶給我們中華民族的不全是好處，黃河洪水和冰害經(jīng)常掠去兩岸人民的財產(chǎn)和生命。
遠在公元前四百多年，對于黃河的冰情，已有詳細的記載：“ 孟冬之月，水始冰，地始凍。 仲冬之月，冰益堅，地始坼。 季冬之月，凍方盛， 水澤 腹堅，命取冰，冰以入。 孟春之月，東風解凍，蟄蟲始振， 魚上冰。”這是世界上最早的有關(guān)結(jié)冰、封凍和解凍的冰情文字記錄。
冰的融化方法
如果用電燈等的強光照射，冰的內(nèi)部就會融化，浮現(xiàn)出稱為“冰花”的類似雪結(jié)晶的形狀。來自日本分子科學研究所和岡山大學的研究人員為了調(diào)查冰從內(nèi)部開始融化的現(xiàn)象，利用計算機演算了由約1000個水分子形成的冰被加熱時將發(fā)生什么變化。
冰的結(jié)晶是水分子呈六角形規(guī)則排列的結(jié)構(gòu)。研究小組演算時發(fā)現(xiàn)，加熱之后，首先是一個水分子從結(jié)晶脫離，開始自由運動，而這個水分子并不會回到原來的位置，從而導致結(jié)晶出現(xiàn)歪曲。而結(jié)晶一旦出現(xiàn)歪曲，就會逐漸擴大，最終整個結(jié)晶分崩離析，變?yōu)橐后w形態(tài)。
研究小組認為，這個發(fā)現(xiàn)弄清了物質(zhì)由固體變?yōu)橐后w的瞬間，從分子級別查明了物質(zhì)融化的普遍現(xiàn)象。
這一成果的論文已作為封面文章刊登在20日一期的英國《自然》雜志上。
冰的成語
冰雪聰穎 如履薄冰 冰天雪地 玉潔冰清
瓦解冰銷( 瓦解冰泮) 夏蟲不可以語冰
冰消雪釋 冰壺秋月 冰雪消融 冰心雪操
冰封雪飄 冰魂雪魄 冰封雪蓋 冰解凍釋
冰雪封路 冰弦玉柱 冰清瓦解 前嫌冰釋
一片冰心 冷若冰霜 滴水成冰 如履薄冰
冰比水冷 冰寒于水 冰魂素魄 冰魂雪魄
冰肌玉骨 冰潔淵清 冰解的破 冰解凍釋
冰解壤分 冰清水冷 冰清玉粹 冰清玉潤
冰散冰清水冷 冰清玉粹 冰清玉潤
冰散瓦解瓦解 冰炭不同爐 冰炭不同器
冰天雪窖 冰消凍解 冰銷葉散 冰雪聰明
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