為何水結冰時, 總是從水面開始結冰, 然後慢慢往下結冰?

我們都知道等量水的體積會隨著溫度而變化,


下表是水的密度隨溫度變化的關係 (純水於一大氣壓下)

水溫	0.00	1.00	2.00	3.00	3.98	4.00	5.00	10.0	20.0
密度	0.999 8426	0.999 9015	0.999 9429	0.999 9672	1.000 0	0.999 9750	0.999 9668	0.999 7012	0.998 2063

水的密度在3.98oC時有極大值(1.0000).


當溫度大於3.98oC時, 水的密度會逐漸減小


(例如上表中1.00oC時, 密度為 0.999 9015 g/cm3).


看起來似乎只有些微的變化, 但是卻有著極大的影響.


當水面由於受到外界的影響, 從高溫逐漸往下降時,


水面的溫度會低於水底的溫度.


由於溫度高於3.98oC時, 較低溫的水密度較大.


於是水面上的水會逐漸往下沉,


而水面下較高溫的水, 因為密度較小, 而逐漸往上.


形成水的上下對流.


可是當水溫低於3.98oC時,


水面上較低溫的水, 密度反而變的較水面下的水還小.


於是較低溫的水, 便只好浮在水面上.


靠著傳導的方式傳遞熱量 (降溫).


當溫度低於 0oC時, 開始由水面上逐漸往水面下結冰.


而在冰底下的水溫則是 3.98oC.


因此魚類生物還能存活下來.


要是水沒有如此奇特的性質. 而是由水底下開始結冰.


對流將使得結冰速率增加.


經過一次嚴冬, 河裡及湖裡的魚類大慨都死光了.


整個地球的生物鏈, 可就得重新安排了!


你想世界會變成什麼樣子！！！


水的特殊性質：


水有很大的 熱容量, 地球上 3/4的面積為海水.
因此能調節溫度, 使地表溫度不至於變化太大


水的 導熱性 並不好