Question

冬天的一個早晨，小明經過一座大橋去學校時發現一個奇異的現象：如圖甲所示，橋墩周圍的水沒有結冰，離開橋墩越遠的位置結的冰越厚．

（1）小明想到，為什么不是河底的水先結冰的呢？為此他上網查到如圖乙所示的“水的體積和溫度關系”的圖象，解開了迷惑．根據圖象可知，在0℃～4℃范圍內，水具有

熱縮冷脹

（選填“熱脹冷縮”或“熱縮冷脹”）的性質．如果空氣的溫度是-5℃，則在河中央的冰層下表面的溫度是

0

℃．
（2）小明進一步觀察發現，在寒冷的冬天橋墩周圍的水結冰晚．小明猜想可能是離開橋墩不同距離的水的溫度不同導致的．請設計一個簡單實驗，驗證小明的猜想是否正確，簡述你的實驗方案．
①主要器材：

溫度計

；
②簡要做法：

在相同的環境下同時用三支溫度計分別測量橋墩的周圍、離橋墩的較遠處、離橋墩的遠處（或離橋墩1m、3m、6m）三處水的溫度

．
③如何判斷：

分析比較測得的數據，以此判斷猜想是否正確

．

Answer 1

分析：（1）冰水混合物的溫度為0℃，由圖乙可知從0℃上升到4℃的過程中水的體積變化情況；
（2）根據猜想，離開橋墩不同距離的水的溫度不同，用溫度計同時測量離橋墩距離不同地點的水的溫度，比較得出結論．

解答：解：（1）由圖象可知圖象中AB段反映了0～4℃時水的體積隨溫度升高而減小，可知在0℃～4℃范圍內，水具有熱縮冷脹的性質．
空氣的溫度是-5℃，冰的上表面溫度接近空氣溫度，但冰層下表面是冰水混合物，所以溫度為0℃；
（2）根據猜想，要用三支溫度計測量橋墩周圍不同距離處水的溫度，比較便可．
故答案為：（1）熱縮冷脹；0；（2）①溫度計；②在相同的環境下同時用三支溫度計分別測量橋墩的周圍、離橋墩的較遠處、離橋墩的遠處（或離橋墩1m、3m、6m）三處水的溫度； ③分析比較測得的數據，以此判斷猜想是否正確．

點評：水的體積變化與溫度的關系非常特別，在低于4℃時具有熱縮冷脹的性質，當高于4℃時具有熱脹冷縮的性質，所以水在4℃時的密度最大，會在水的最底層，冰的最底層靠近水，屬冰水混合物，所以此處的溫度為0℃．