冬天最冷的时候放在室外的水缸会破裂，这是怎么回事呢？小慧打算用实验来研究：她找到一个容积为0.27m3的水缸并盛满了水，在密度表上查出冰的密度是0.9×103k

题文

冬天最冷的时候放在室外的水缸会破裂，这是怎么回事呢？小慧打算用实验来研究：她找到一个容积为0.27m³的水缸并盛满了水，在密度表上查出冰的密度是0.9×10³kg/m³．小慧通过观察发现水缸里的水首先从水面开始凝固，她终于明白了冬天水缸会破裂的原因．请你通过计算说明理由．

题型：未知 难度：其他题型

答案

∵ρ_水=1.0×10³kg/m³，v_水=0.27m³．
∴据密度公式ρ=mv得：m=ρv=1.0×10³kg/m³×0.27m³=270kg．
∵冰的密度是0.9×10³kg/m³，
∴据密度公式ρ=mv得：v_冰=mρ=270kg0.9×103kg/m3=0.3m³．
∴v_冰＞v_水．
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，所以冬天水缸会破裂．

解析

mv

考点

据考高分专家说，试题“冬天最冷的时候放在室外的水缸会破裂，这是.....”主要考查你对 [凝固的规律及其特点 ]考点的理解。

凝固的规律及其特点

晶体凝固时的温度特点：放出热量，温度不变；
非晶体凝固时的温度特点：放出热量，温度不断降低
晶体凝固的条件是：①温度要达到凝固点；②继续向外放热
 
注意：同种晶体的熔点与凝固点是相同的。
晶体和非晶体凝固时的温度变化曲线（如图所示）

数形结合法在晶体熔化(凝固)过程中的运用
     在物理中常采用数学图像方法，把物理现象或物理量之间的关系表示出来。如用温度一时间图像表达物态变化中熔化、凝固、沸腾的特点。涉及的图像有晶体(或非晶体)熔化图像、凝固图像、水的沸腾图像等。图像法具有直观、形象、简捷和概括力强的独特优点。它能将物理情景、物理过程、物理状态以直观的方式呈现在我们面前。
例下表是研究冰熔化时记录的实验数据。






(1)在图中作出冰的熔化图像；
(2)从表中可以看出，冰的熔点是____；
(3)冰熔化过程经历了____min；
(4)从计时开始，经过12mid，冰的温度是____，状态是____。
 解析：作图时，步骤是先描点再连线；在8～ 16min时,冰的温度保持0℃不变，故其熔点为0℃；熔化过程经历了8min；由表知，从计时开始，经过12min，冰的温度为0℃，此时冰已持续熔化了4min，但并未熔化完，故为固液共存状态。
答案：(1)冰的熔化图像如图所示



(2)0℃ (3)8 (4)0℃；固液共存状态
图像法描述晶体与非晶体的熔化和凝固过程
晶体非晶体物质举例海波、冰、食盐、水晶、明矾、萘、各种金属松香、玻璃、蜂蜡、沥青熔点和凝固点有无熔化图像


AB段：物质为固态
BC段：熔化过程，物质为固液共存态，吸收热量，温度不变 (此温度为熔点)
CD段：物质为液态


熔化过程中，物质吸收热量，温度逐渐升高凝固图像EF段：物质为液态
FG段：凝固过程，物质为固液共存态，放出热量，温度不变 (此温度为凝固点) 
GH段：物质为固态凝固过程中，物质放出热量，温度降低