水结冰的时候,分子运动的平均动能是不变的,因为结冰的时候无论是冰还是水的温度都是0度,而温度是衡量分子平均动能的,温度不变,平均动能也不变.所以不能说是分子运动变慢了.而水却还是变成了其他的东西了,既然动能没变,那变的只有势能了.根据水结冰释放热量这一点,我们可以推断,水结冰的时候势能是降低了,而降低的部分就是释放出来的热量.当然分子势能和分子之间的距离不是绝对的正相关,两者之间其实是一个不单调的分段函数,在某些区段里面就会出现分子之间的距离增大,分子势能变小的异常情况,水结冰就正好在这个区段里面,所以体积就会变大了.我们在课本上学到,当温度降到0℃时水就会变成冰.但实际情况并非如此简单.一方面自然界中的水不是纯净的水,里面溶解了很多物质,水的凝固点降低,水需在0℃以下才能冻结;另一方面,当温度刚好由零度以上降到0℃时,水是不会结冻的,因为结冰时放出的潜热很大,如果正好是冰点,刚生成的冰晶又会很快融化掉.所以,一般温度在零度以下河水才出现冻结现象.静水结冰需要较甚的过冷,实验室里曾经记录到蒸馏水过冷到-20℃还不见冰晶出现的数据.一般静水冷却到4℃后,水面继续降温,仅能使表层发生冷却,底层在较长时间里还是维持在4℃的温度,所以静水冻结是从水面开始的.初冬时节河流淌凌是河流开始结冰的最初阶段.河水是汹涌流动的,流水结冰过程与静水很不相同.流水由于处在流动状态,紊流扰动强,不仅表层冷却迅速,就是底层也同时降温,水面和水内几乎可以同时结冰.大多数研究者认为,河流结冰是同时在水面和水中发生的.理由是河流混合作用强,在结冰前河水上下都能达到大体相同的温度,只要有结晶核,就可以在任何地方开始结冰.底冰的存在证明了这种理论的可能性.河流封冻有二种情况.一种是从岸边开始,先结成岸冰,向河心发展,逐渐汇合成冰桥,冰桥宽度扩展,使整个河面全被封冻.还有一种是流冰在河流狭窄或浅滩处形成冰坝后,冰块相互之间和冰块与河岸之间迅速冻结起来,并逆流向上扩展,使整个河面封冻.当大地回春,气温升高的时候,河流里的冰开始化解,分解的冰块随着河水向下流动,河流开封.但是并不是所有的河冰都这样斯斯文文地解冻,让河流顺利开河,有时候解冻来得很快,特别是气温猛升或水位暴涨,大块冰凌汹涌而下,这样就容易造成冰凌.科学家们给这两种河流开河方式起了很有趣的名字,对于慢慢的解冻的开河方式叫“文开”河,对于迅速解冻容易引起冰凌的开河方式叫“武开”河.由南向北的河流特别容易发生武开河.当上游已是春光明媚,下游还是冰封千里的时侯,融水带着冰凌顺流而下,时而阻塞,水位抬高,时而溃决,横冲直撞,使下游冰层遽然胀破,于是形成巨大的冰排,向下猛冲,对桥梁堤坝危害严重.冰凌对桥墩威胁最大.春季淌凌时出现大冰排威胁桥墩时,需要用飞机或其它措施把冰排炸碎.由冰凌壅塞引起的暂时涨水,叫做凌汛.黄河上游从宁夏到内蒙的河套段和下游在山东入海的地方,由于河段北流,经常出现凌汛.凌汛期间易出险情,一是凌汛来势猛烈,二是地冻未消,取土抢险困难.据统计,解放前,黄河改道后的百余年间,仅山东境内因凌汛决口就有35次之多,给沿岸人民造成很大的损失和痛苦.
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