水为什么从上面结冰,而不是从水底开始结冰自然现象

发布网友发布时间：2022-11-05 07:10

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热心网友时间：2023-10-05 12:27

这里涉及到散热原理。物体散热通过两种方式，热辐射和热传导，都是由温度高的物体向温度低的物体散热。水结冰，是因为环境温度低于水的温度，水的热量向周围环境散发，水面可以有两种散热方式，向空气传导和热辐射。而水面以下，只能将热量传导至水面，进行传导散热，所以水面结冰快，水下结冰慢，甚至无法结冰。

热心网友时间：2023-10-05 12:27

水下的温度没那么低，达不到结冰的条件

热心网友时间：2023-10-05 12:28

一般物质由于温度影响，其体积为热胀冷缩。但也有少数热缩冷胀的物质，如水、锑、铋、液态铁等，在某种条件下恰好与上面的情况相反。
实验证明，对0℃的水加热到4℃时，其体积不但不增大，反而缩小。当水的温度高于4℃时，它的体积才会随着温度的升高而膨胀。因此，水在4℃时的密度最大。
湖泊里水的表面，当冬季气温下降时，若水温在4℃以上时，上层的水冷却，体积缩小，密度变大，于是下沉到底部，而下层的暖水就升到上层来。这样，上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置，整个的水温逐渐降低。这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃时为止。
当水温降到4℃以下时，上层的水反而膨胀，密度减小，于是冷水层停留在上面继续冷却，一直到温度下降到0℃时，上面的冷水层结成了冰为止。所以，水从上面结冰，而不是从水底开始结冰。
以上阶段热的交换主要形式是对流。当冰封水面之后，水的冷却就完全依靠水的对流方式来进行热传递。由于水的导热性能很差，因此湖底的水温仍保持在4℃左右。这种水的反常膨胀特性，保证了水中的动植物，能在寒冷季节内生存下来。这里还应注意到，冰在冷却时与一般物质相同，也是缩小的。受热则膨胀，只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。