Question

5．细心的仲基发现寒冷的冬天放在室外的盛水缸常常被冻裂．如图所示，是什么原因呢？请你帮他做个计算：一个容积为1.8m³的水缸并盛满水，则缸中：
（1）水的质量是多少？
（2）水全部结成冰后，冰的体积是多少？（ρ_冰=0.9×10³kg/m³）
（3）现在你能帮他找出出现这种现象的原因了吗？

Answer 1

分析 （1）水缸盛满水时水的体积和自身的容积相等，根据m=ρV求出水的质量；
（2）质量是物体本身的一种属性，与物体的形状、状态、空间位置无关；知道冰的质量和密度，根据V=$\frac{m}{ρ}$求出冰的体积；
（3）比较冰与水的体积，可知水缸破裂的原因．

解答 解：（1）水缸盛满水时水的体积：
V_水=1.8m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×1.8m³=1800kg；
（2）因质量是物体本身的一种属性，与物体的状态，
所以，水全部结成冰后，冰的质量m_冰=m_水=1800kg；
水全部结成冰后，冰的体积：
V_冰=$\frac{{m}_{冰}}{{ρ}_{冰}}$=$\frac{1800kg}{0.9×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=2m³．
（3）因为V_冰＞V_水．
所以冬天室外温度很低，水缸里的水放热，达到凝固点后逐渐结成了冰，等质量的水结冰后，体积变大，而水缸的容积不变，所以冬天水缸会被冰撑破．
答：（1）水的质量是1800kg；
（2）水全部结成冰后，冰的体积是2m³；
（3）水变成冰后体积变大导致水缸常常被冻裂．

点评 （1）物质状态发生变化时体积也发生变化，多数物质从液态变为固态时体积变小，但水例外．
（2）巩固物质的基本属性，考查密度公式的应用情况，确保会灵活应用密度的计算公式．