水的密度

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简介

密度是告诉我们单位体积内物质质量的物理量。所以，如果我说铁的密度是 7.874 $\mathrm{gram/centimeter^3}$，这意味着 7.874 克的铁可以放置在 1 $\mathrm{cm^3}$ 的体积中。并且，我们知道铁的分子排列非常紧密，在 1 $\mathrm{cm^3}$ 的体积中会包含更多的分子。

水的分子式是 $\mathrm{H_2O}$。

学习水的各种性质非常重要，因为水对于地球上的生命存在至关重要。性质如下：

• 摩尔质量 = 18.01528 克/摩尔

• 大气压下沸点 = 100°C

• 大气压下凝固点 = 0°C

• 室温下水的密度

  $\mathrm{(22^{\circ}C) = 997.77 kg/m^3.}$

温度和水的密度

取一个盛有液态水的烧杯和一些冰块。将冰块放入盛水的烧杯中。您可以看到冰块开始漂浮。但是冰块是固体，这意味着根据我们的认知，冰的密度应该高于液态水的密度。但如果这是真的，那么冰是如何漂浮在水面的呢？

因此，在这里我们将研究水的密度随温度变化的情况以及一些有趣的事实。随着水温的降低，水分子会开始靠近，水分子的热运动会减弱。因此，随着温度的降低，密度会增加。但在 4°C 以下，水分子会靠得更近，由于此时热运动较少，因此水分子开始形成氢键，这会阻止分子靠得更近。在 4°C 时，氢键的形成和热扰动之间存在平衡，导致 4°C 时密度最高。

现在让我们查看一个重要的图表，该图表显示了这种变化，并让我们通过图表了解这一理论。

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图 1

从图（图 1）中，我们可以看到，当水温接近 80°C 时，水的密度约为 0.97 $\mathrm{g/m^3}$，并且随着我们降低温度，水的密度在降低。它在大约 4°C 时达到最大值，如果我们再次降低温度，水的密度开始下降。

水的密度和压力

水的密度与施加在水面上的压力成正比。随着压力的增加，分子会靠得更近，从而导致密度增加。但由于水不像气体那样可压缩。因此，一段时间后，密度将变得恒定。

比重

液体的比重或相对密度定义为该液体密度与水密度的比率。

例如，汽油的比重约为 0.8，这意味着汽油的密度约为 800 $\mathrm{kg/m^3}$。

水密度实验

让我们通过一个小实验来了解水的密度。让我们取一个透明的长

步骤 1：将四分之一杯有色水轻轻倒在蜂蜜上面。

步骤 2：在有色水的玻璃管上倒入四分之一杯椰子油，该玻璃管有 3 个标签，将整个玻璃管分成三个相等的部分。首先，将蜂蜜倒入第一个标签，然后将有色水倒在蜂蜜上面。然后再次倒入椰子油。

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图 2

现在您可以看到管中形成了三层。这是基于油、水和蜂蜜之间密度差异。因此，我们可以说水比蜂蜜密度小，比油密度大。

结论

我们现在已经了解到，水是地球上最容易获得的液体之一，对于地球上的生命存在至关重要。这是因为水是一种非常中性的物质，没有气味、没有味道、没有颜色，而且是透明的。水的密度被用作定义其他物质密度的参考。

常见问题

Q1. 水有绝对密度吗？

答：没有，水没有绝对密度。它的密度会随着温度的变化而变化。

Q2. 当我们将冰放在水面上时，它会开始漂浮。请说明原因。

答：冰漂浮在水面上是因为水的密度高于固体冰。

Q3. 室温 (22°C) 下水的密度是多少？

答 - 室温下水的密度为 997.77 $\mathrm{kg/m^3}$。

Q4. 当我们降低温度时，水的密度会一直增加到 4°C，并在 4°C 时达到最大值。为什么？

答。水的密度在 4°C 时最大，因为氢键的形成和热扰动之间存在平衡。因此，密度将在 4°C 时达到最大值。

Q5. 什么是比重？

答：液体的比重或相对密度定义为该液体密度与水密度的比率。