Question

20．某研究人員為了探究冰和水的體積與溫度的關系，在一定的環(huán)境下將1kg的冰加熱，分別記錄其溫度和體積，得到了如圖所示的圖象．
（1）根據(jù)圖象可知，溫度等于4℃時，水的密度最大；在0℃～4℃范圍內，水具有熱縮冷脹（填“熱脹冷縮”或“熱縮冷脹”）的性質；
（2）根據(jù)圖象還可知，嚴寒冬天暴露在室外的自來水管很容易被凍裂．水管被凍裂的實質原因是水結冰后體積變大；
（3）某醫(yī)院病人需要冰塊進行物理降溫，取450g水凝固成冰后使用，其體積增大（“增大”或“減小”）了50cm ³． （ρ 冰=0.9×10 ³ kg/m ³ ）

Answer 1

分析 （1）從平滑的直線可以看出“-4℃上升到0℃時”直線在不斷上升，說明體積在不斷增大，而質量不變，再由密度公式即可得出密度的變化情況．
（2）根據(jù)圖象找出0℃～4℃水密度的變化情況，得出結論．已知水的質量，根據(jù)公式V=$\frac{m}{ρ}$可求水的體積；水結冰后，質量不變，根據(jù)公式V=$\frac{m}{ρ}$可求冰的體積．然后利用冰的體積減去水的體積，即為450g的水結成冰，體積增大了多少．

解答 解：（1）由圖象知到4℃時，水的體積最小，由公式ρ=$\frac{m}{V}$可知，此時密度最大；在0℃～4℃范圍內，溫度升高時水的密度是逐漸變大的，體積就是逐漸變小的，所以水具有熱縮冷脹的性質．
（2）冬天氣溫低于0℃時，自來水管中的水結冰，因為水結冰后質量不變，而冰的密度比水的密度小，所以冰的體積比水的體積大，這樣就會把自來水管撐裂．解：
水的質量為m=450g；
由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的體積V_水=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$=$\frac{450g}{1g/c{m}^{3}}$=450cm³，
水結冰后質量不變，冰的體積為V_冰=$\frac{m}{{ρ}_{冰}}$=$\frac{450g}{0.9g/c{m}^{3}}$=500cm³，
水結成冰，體積增大了△V=V_冰-V_水=500cm³-450cm³=50cm³．
故答案為：（1）4；熱縮冷脹   （2）水結冰后體積變大；（3）增大；50．

點評 此題主要考查密度的計算這一知識點，根據(jù)圖象或圖表探究物質的規(guī)律是近兩年出現(xiàn)較多的題目，圖象可以使我們建立更多的感性認識，從表象中去探究本質規(guī)律，體驗知識的形成過程．