冰

文/凌波

冰

文/凌波

北風(fēng)吹來(lái)了冬天，也帶來(lái)了冰。早在先秦時(shí)期，智慧的古人便已做出總結(jié)：“立冬之日水始冰，又五日地始凍，又五日雉入大水為蜃。”這描述的就是立冬之后氣溫下降，水開(kāi)始結(jié)冰，天寒地凍的自然景象。諺語(yǔ) “冰凍三尺非一日之寒”告訴我們水結(jié)成冰是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，而諺語(yǔ) “冬前不結(jié)冰，冬后凍死人”說(shuō)的是如果冬至前水還不結(jié)冰，冬至后天氣會(huì)非常冷。結(jié)冰不只是一種自然現(xiàn)象，還和我們的生活有著密切的關(guān)系。

冰是固態(tài)的水

水是生命之源，是地球上存在最廣泛的物質(zhì)，以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種狀態(tài)存在于大自然中。我們通常所說(shuō)的水是指液態(tài)的水，氣態(tài)的水指的是水蒸氣，固態(tài)的水指的是冰。當(dāng)溫度下降到0℃以下（包括0℃），水就會(huì)變成冰。

冰和水一樣是透明的，無(wú)色無(wú)味。如果仔細(xì)觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，自然界中的冰面不是平的，總是有一個(gè)小小的凸起，就像一個(gè)天然的凸透鏡。早在西漢時(shí)期的《淮南萬(wàn)畢術(shù)》中就有記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生。”清代科學(xué)家鄭復(fù)光還親自動(dòng)手做了一面冰透鏡，證實(shí)冰透鏡確實(shí)可以取火。2006年第4屆全國(guó)特殊奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的圣火就是用冰透鏡采集的。

冰是怎么形成的？

水是唯一一種以三種狀態(tài)存在于自然界中的物質(zhì)。水的這種特殊性是由水分子的特殊結(jié)構(gòu)決定的。水分子由兩個(gè)氫原子（H）和一個(gè)氧原子（O）構(gòu)成。這三個(gè)原子并非呈直線(xiàn)排列在一起，而是以氧原子為中心形成一個(gè)頂角為105°的三角形，看起來(lái)就像一個(gè)米奇頭像。

無(wú)數(shù)“米奇頭像”一樣的水分子牢牢地抱在一起，科學(xué)家把它們命名為“氫鍵”。氫鍵之間結(jié)合的牢固程度不同，水就會(huì)呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)。液態(tài)水的水分子是隨機(jī)排列的，所以水能夠流動(dòng)。當(dāng)溫度下降到0℃以下（包括0℃），水分子就會(huì)變得不太靈活，水分子之間的距離也就相對(duì)固定，呈有序排列。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在天然的冰中，水分子排列成一個(gè)六面體。

冰為什么會(huì)浮在水面上？

我們都知道物體受熱會(huì)膨脹，遇冷會(huì)收縮，就是通常所說(shuō)的“熱脹冷縮”。根據(jù)這一原理，當(dāng)水變成冰時(shí)，應(yīng)該會(huì)收縮，從而體積變小。實(shí)際上恰恰相反，當(dāng)水變成冰時(shí)體積會(huì)變大，這樣，相同體積的冰就比相同體積的水要輕，所以冰就會(huì)浮在水面上。

冰的體積比水大也是由水的特殊分子結(jié)構(gòu)決定的，當(dāng)水變成冰時(shí)，水分子之間的距離就會(huì)變大，所以冰的體積就比水大。

當(dāng)然，也正是因?yàn)楸捏w積比水大，會(huì)浮在水面上，才成就了豐富多彩的海底世界。想一想，如果水和其他液體一樣，從下面開(kāi)始凝固，那樣寒冷地區(qū)的水底生物就失去了活動(dòng)空間，再也無(wú)法生存。

我們知道，地球上的生命起源于海洋，如果冰不能浮在水面上，為生物爭(zhēng)取生命空間度過(guò)寒冷的冰川期，恐怕也就沒(méi)有今天的人類(lèi)。這樣一想，冰還真重要呢。

正月天寒地凍，我們是應(yīng)該好好去和冰來(lái)個(gè)親密接觸了，不過(guò)一定要注意安全喲！