①先将小石块用细线系好,悬挂在电子秤的下端,如图丙所示,待电子秤示数稳定后,读出并记为;
②再在小桶里倒入适量的水,悬挂在电子秤的下端,如图丁所示,待电子秤示数稳定后,读出并记为;
③再用手提着系着小石块的细线一端,将小石块缓慢地浸没在水中,但要保证石块,如图戊所示。待电子秤示数稳定后,读出并记为 , 完成以上测量后,根据所得实验数据,请你写出石块密度的表达式:(用字母表示)。
④若图戊中石块吸水(石块吸水后体积保持不变),会使密度测量值(选填“偏大”“偏小”或”不变”)。
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,上层的水反常膨胀,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,因此湖底的水就不会结冰。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。