①用调节好的天平测出空烧杯的质量m1;
②将食用油全部倒入量筒中,测出食用油的体积V;
③将食用油全部倒入烧杯,测出它们的总质量是m2;
④根据ρ=(用实验中测得的量表示)算出食用油密度。
你认为,小莉这种方法测出的食用油的体积可能(填“偏大”、“偏小”或“不变”)测出的食用油的密度可能(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。可将实验步骤调整为(填序号),以减少误差。
问题1:这种测量方法测出的密度值(选填“偏大”或“偏小”)。
问题2:在利用天平测量石块质量时,违反天平使用要求的操作是。
a.如图丁所示,换用大量程天平后测出大石块的质量为g。
b.往烧杯中加入适量的水,把大石块浸没,在水面到达的位置上作标记,测得烧杯、大石块、水的总质量为231g;
c.取出大石块,测得烧杯和水的总质量为151.8g;
d.往烧杯中加水,直到标记处,再测出此时烧杯和水的总质量为183g;小明测出的准确的大石块的密度是kg/m3。
图a:浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰,几天之后,两种液体混合均匀了;
图b:玻璃板的下表面接触水面,发现拉力大于玻璃板的重力;
图c:水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积;
图d:将红墨水滴入水中,可以看到它在水中扩散开来
图e:将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起,两个铅块就会结合在一起,下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
水的反常膨胀
水从0℃升高到4℃,其体积不但不增大,反而缩小。
物体的体积由其内部分子的平均间距决定,对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大。当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱;当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强。在水温升高的过程中,一方面,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子。因此,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的密集程度逐渐加大,水的体积也随之减小。另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,体积增大。水的体积由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定。
综合考虑两种因素的影响,在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子减弱引起水体积变小的作用,比由分子热运动速度加快引起水体积变大的作用更大,所以在这个过程中,水的体积随温度的升高而减小,即为反常膨胀。
为什么湖水从表面开始结冰?
冬天气温下降,上层湖水的温度随着降低,而湖底的水温度较高。水温高于4℃时,由于热胀冷缩,湖面温度低的水密度较大,要下沉,湖底温度高的水密度较小,要上升,因而形成对流,使全部湖水不断冷却。
因为水的温度在0~4℃之间反常膨胀,即热缩冷胀的缘故。所以当气温继续下降,上层湖水的温度降到4℃以下时,体积膨胀,密度减小,不再下沉,不能形成对流,湖底水的温度能长时间保持在4℃。
当上层湖水温度降到0℃,并继续放热时,湖面开始结了层薄冰。由于冰的密度比水小,所以冰会浮在水面上。由于水和冰是热的不良导体,光滑明亮的冰面又能防止辐射,因此比冰下的水放热极为缓慢,需要很长的时间温度才能降到0℃并结成厚厚的冰。俗语说的“冰冻三尺非一日之寒”就是这个道理。