冰山為什么能浮出水面的科學故事

實際上，冰山都是浮在水中，并且總有一小部分會浮出水面，這是因為冰的密度比水小。大多數(shù)物質都有一個共同的性質：熱脹冷縮。受熱以后會膨脹變大，遇冷則縮小。水在大部分時候，也是熱脹冷縮的。水的密度在4℃時最大，溫度高于4℃時，水是熱脹冷縮的，水的密度隨溫度升高而減小。但是在0～4℃時，水是熱縮冷脹的，密度隨溫度的升高而增加。這種奇特的反常膨脹的性質使得冰比水輕，0℃時冰的密度是0.9克/厘米3，4℃的水密度是1.0克/厘米3，同體積的冰的質量是水的90%，即相同體積的冰比水輕，所以冰能浮在水面上。

水和冰都是由水分子構成的。每個水分子又是由2個氫原子和1個氧原子構成的。在水分子中，氫原子和氧原子通過共用電子對結合在一起。由于氧原子吸引電子的能力比氫原子強，共用電子對偏向氧原子一邊，結果是每個氫原子帶少量的正電荷，每個氧原子帶少量的負電荷，由于正負相吸，一個水分子中的氫原子會與附近另一個水分子中的氧原子之間產(chǎn)生靜電吸引力，這種靜電吸引力被稱為氫鍵。氫鍵的存在使得水中的水分子不是獨立存在的，而是相互締合成大分子。由于氫鍵具有方向性，水分子締合時會有序排列成規(guī)則的六角形環(huán)狀或正四面體空間網(wǎng)狀結構。水的溫度越低，水分子的熱運動越慢，水分子的締合作用就越強。液態(tài)水中，部分水分子發(fā)生締合，部分水分子沒有發(fā)生締合，沒有締合的水分子會進入到締合大分子的縫隙中。而在固態(tài)冰中，所有的水分子都締合成了規(guī)則的大分子團，這就使得固態(tài)冰中分子間隙比液態(tài)水中大，所以冰的密度變得比同溫度的水小。

但是，冰山并不是完全漂浮在水面上的，一般一座冰山只有1/10浮在水面上，另外的9/10在水面以下，所以人們常用“冰山一角”來形容暴露出來的情況其實只是整體的一小部分。物體要能浮在水面上，水對它的浮力必須等于物體自身的重力，而水對物體的浮力則等于物體排開水的重力。由于冰的密度與水的密度比是9:10，所以冰在水里時，只要有9/10的部分在水面以下，它排開水的重力就等于自身的重力了，即浮力等于重力，其余1/10就浮在水面上了。

冰山為什么能浮出水面的科學故事點評

冰浮在水面上，對于地球的生態(tài)有非常重要的作用。冰就像給水面蓋了一床被子，可以阻止冰層以下的水溫進一步降低，水里的魚蝦就能安全地過冬了。如果冰比水重，沉到水底，那表面的水會不停地凍結成冰，最后整個水體凍得硬邦邦的，水里的生物都將無法生存。