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水的密度与温度的关系

浏览次数: 日期:2016年8月17日 11:53

一、水有如下特性

高于4度时,热胀冷缩,低于4度时,冷张热缩。

二、水性质的原理

由于水分子是极性很强的分子,能通过氢键结合成缔合分子(多个水分子组合在一起)。液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子,最典型的两种是(H2O)2和(H2O)3,前者称为双分子缔合水分子。

物质的密度由物质内分子的平均间距决定。当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在(在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大。),分子占据空间相对减小,此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.98℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小。

三、水在不同温度下的密度、粘度、介电常数和离子积常数Kw值

Densities, Viscosities, Dielectric Constants and Ionic Product Constants of Water at Different Temperatures

温度t

(Temperature) /0C

密度ρ(Density)

/(g/ml)

黏度η

(Viscosity)

/(10-3Pa·s)

介电常数ε(Dielectric constant)/(F/m)

离子积常数(Ionic product constant)Kw

0

0.99984

-

87.90

0.11×10-14

2

0.99994

-

-

-

4

0.99997

-

-

-

5

0.999965

1.5188

85.90

0.17×10-14

6

0.99994

-

-

-

8

0.99985

-

-

-

10

0.999700

1.3097

83.95

0.30×10-14

12

0.99950

-

-

-

14

0.99924

-

-

-

15

0.999099

1.1447

82.04

0.46×10-14

16

0.99894

-

-

0.50×10-14

17

-

-

-

0.55×10-14

18

0.99860

-

-

0.60×10-14

19

-

-

-

0.65×10-14

20

0.998203

1.0087

80.18

0.69×10-14

21

-

-

-

0.76×10-14

22

0.99777

-

-

0.81×10-14

23

-

-

-

0.87×10-14

24

0.99730

-

-

0.93×10-14

25

0.997044

0.8949

78.36

1.00×10-14

26

0.99678

-

-

1.10×10-14

27

-

-

-

1.17×10-14

28

0.99623

-

-

1.29×10-14

29

-

-

-

1.38×10-14

30

0.995646

0.8004

76.58

1.48×10-14

31

-

-

-

1.58×10-14

32

0.99503

-

-

1.70×10-14

33

-

-

-

1.82×10-14

34

0.99437

-

-

1.95×10-14

35

0.99403

0.7208

74.85

2.09×10-14

36

0.99369

-

-

2.24×10-14

37

-

-

-

2.40×10-14

38

0.99297

-

-

2.57×10-14

39

-

-

-

2.75×10-14

40

0.99222

-

73.15

2.95×10-14

42

0.99144

-

-

-

44

0.99063

-

-

-

45

-

-

71.50

-

46

0.98979

-

-

-

48

0.98893

-

-

-

50

0.98804

-

69.88

5.5×10-14

52

0.98712

-

-

-

54

0.98618

-

-

-

55

-

-

68.30

-

56

0.98521

-

-

-

58

0.98422

-

-

-

60

0.98320

-

66.76

9.55×10-14

62

0.98216

-

-

-

64

0.98109

-

-

-

65

-

-

65.25

-

66

0.98001

-

-

-

68

0.97890

-

-

-

70

0.97777

-

63.78

15.8×10-14

72

0.97661

-

-

-

74

0.97544

-

-

-

75

-

-

62.34

-

76

0.97424

-

-

-

78

0.97303

-

-

-

80

0.97179

-

60.93

25.1×10-14

82

0.97053

-

-

-

84

0.96926

-

-

-

85

-

-

59.55

-

86

0.96796

-

-

-

88

0.96665

-

-

-

90

0.96531

-

58.20

38.0×10-14

92

0.96396

-

-

-

94

0.96259

-

-

-

95

-

-

56.88

-

96

0.96120

-

-

-

98

0.95979

-

-

-

100

0.95836

-

55.58

55.0×10-14

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