Question

8．冬天最冷的時(shí)候在室外的水缸會(huì)破裂，這是怎么回事呢？小紅打算用實(shí)驗(yàn)來(lái)研究：她找到一個(gè)容積為0.27m³的水缸并盛滿了水，在密度表上查出冰的密度是0.9×10³kg/m³．小紅通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)水缸里的水首先從水面開(kāi)始凝固，她終于明白了冬天水缸會(huì)破裂的原因．
（1）0.27m³的水質(zhì)量是多少？
（2）0.27m³的水結(jié)冰后體積變?yōu)槎嗌伲?br />（3）解釋冬天室外的水缸會(huì)破裂的原因．

Answer 1

分析 （1）已知水的體積0.27m³，水的密度1.0×10³kg/m³，根據(jù)m=ρV即可求出水的質(zhì)量；
（2）質(zhì)量是物體本身的一種屬性，只有在所含物質(zhì)的多少發(fā)生變化時(shí)才會(huì)改變，如果只是改變了狀態(tài)則質(zhì)量不會(huì)發(fā)生改變；水結(jié)成冰后，質(zhì)量不變，冰的質(zhì)量等于水的質(zhì)量，又知冰的密度為0.9×10³kg/m³，根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$可求出冰的體積．
（3）由公式V=$\frac{m}{ρ}$可知，質(zhì)量一定時(shí)，密度小的體積大，由于水的密度大于冰的密度，所以當(dāng)質(zhì)量不變時(shí)，水結(jié)冰體積會(huì)增大，據(jù)此解釋冬天室外的水缸會(huì)破裂的原因．

解答 解：（1）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質(zhì)量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.27m³=270kg；
（2）水全部結(jié)成冰后，質(zhì)量不變，所以冰的質(zhì)量是270kg；
冰的體積為：
V_冰=$\frac{{m}_{冰}}{{ρ}_{冰}}$=$\frac{270kg}{0.9×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.3m³；
（3）計(jì)算可知V_冰＞V_水，
所以，冬天室外溫度很低，水缸里的水放熱，達(dá)到凝固點(diǎn)后逐漸結(jié)成了冰，等質(zhì)量的水結(jié)冰后，體積變大，而水缸的容積不變，所以冬天水缸會(huì)被冰撐破．
答：（1）0.27m³的水的質(zhì)量為270kg；
（2）0.27m³的水結(jié)成冰后體積變?yōu)?.3m³；
（3）冬天室外溫度很低，水缸里的水放熱，達(dá)到凝固點(diǎn)后逐漸結(jié)成了冰，等質(zhì)量的水結(jié)冰后，體積變大，而水缸的容積不變，所以冬天水缸會(huì)被冰撐破．

點(diǎn)評(píng) （1）物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)體積也發(fā)生變化，多數(shù)物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)體積變小，但水例外．
（2）鞏固物質(zhì)的基本屬性，考查密度公式的應(yīng)用情況，確保會(huì)靈活應(yīng)用密度的計(jì)算公式．