冬天,千里冰封,万里雪飘,水面上都结有了一层厚厚的冰。这时我们会想,池塘里的鱼不会冻死吗?到第二年春天到来,河面解冻,渐渐就有一些鱼开始露出水面呼吸新鲜空气。显然,这些鱼没有冻死,可是湖面已经结冰,温度至多是0℃,在这种温度下,鱼类怎么可能生存呢?
那么就只有一种可能:下面的水还没有凝固成冰,也就是说下面的水比上面的水温度要高。
可,这又是为什么呢?
于是乎,回到家里,我拿出了两个一模一样的烧杯,将两个烧杯中盛入等量的水,在烧杯外壁包上等量足量的橡胶。同时放入冰箱。过十分钟后,拿出一个烧杯。再过20分钟,拿出另一个烧杯。我发现了一个有趣的现象:先拿出的烧杯只有水面一部分凝固,而后拿出的烧杯的水已经全部凝固成冰。所以说明,水凝固是从水面开始。水面先凝固,然后往下扩散,直到整杯水都凝固。
那么问题又来了,水为什么会先从水面处凝固呢?
因为水的性质:水在4℃时体积最小,升高和降低温度都会导致体积增大,当然前提是要质量一定。根据密度公式ρ=m/V,得出在质量一定时,4℃的水密度最大。在降温过程中因为外壁有橡胶隔冷,所以大部分能量都是从水的上部散失的。上部的温度先降低到4℃,这一层水就向下沉去。又因为4℃以下的水虽然更凉,但重量却比4℃的水轻,所以,这些水向上升。于是水面上的水先凝固成冰。这就是为什么水会先从水面处凝固的原因,也就是鱼儿们为什么冻不死的原因之一。
但同时我们可以看到第二个烧杯中,整个烧杯里的水都凝固了,也就是按理说鱼儿们还是应该冻死,那么最终没被冻死的原因之一是不是也与水的质量有关?
这次,我把烧杯换成水槽,重复了上面的实验,发现两个水槽中的水并没有完全凝固,下部的水还是液体,只有上面少部分水凝固成冰。所以说,鱼儿们在冬天冻不死也与这个因素有关。
综上所述,在冬天,只有一些较浅较小的池塘才会全部结冰,而能养鱼的池塘一般都比较大比较深,所以鱼儿们在冬天冻不死。