酸梅湯里的“水”學問

河北省隆化縣教師發展中心 榮鳳賢

立秋已至，但暑氣未消。我們一家人晚飯后散步，路過一家碰碰涼餐飲店，女兒纏著我們進店喝涼茶。剛落座，服務生便熱情地為我們送來三杯加了冰塊的冷飲酸梅湯（見圖1）。女兒開心地插上飲料管卻欲喝又止，指著浮在液面上的冰塊和冒著“白氣”的酸梅湯，提出了一連串的問題要我解答，大有打破砂鍋問到底之勢。

圖1

【提出問題1】各種形狀的冰塊為什么不沉下去而是浮在液面上？

【宏觀解釋】冰塊一般是將液體水冷凍后制成的固體水，通常用來降溫或制作冷飲，那些特定形狀的冰塊是將水倒入特殊模具中制成的。水制成冰塊后，密度變小了，于是就能浮在水面上。酸梅湯是酸梅汁液和水混合而成的，酸梅湯的密度比水的密度還大，因此冰塊也會浮在酸梅湯液面上。

圖2

【提出問題2】水制成冰后密度為什么會變小？

【微觀解釋】水制成冰后，因體積變大而密度變小。從微觀上講，構成水及冰的均為相同的微粒——水分子，但構成它們的水分子之間的間隔不同。每個水分子均是由2 個氫原子和1 個氧原子構成。冰晶體中每個水分子周圍都有4 個緊鄰的水分子，它們之間以氫鍵相結合，形成一個正四面體。這樣排列使冰晶體中的水分子空間利用率不高，留有相當大的空隙。所以當水制成冰后，體積變大。根據密度等于物質質量與物質體積之比，密度則變小。（見圖2）

當冰熔化為水時，熱運動使冰晶體的部分結構解體，水分子之間的空隙減小，體積減小。根據密度等于物質質量與物質體積之比，密度則增大。當溫度超過4 攝氏度時，由于熱運動加劇，水分子之間距離又加大，密度則又減小。

【提出問題3】人們根據物質的密度不同，在生活生產中，有哪些現象和應用呢？

【列舉實例】冬季河面上結冰，水下的魚卻安然無恙，就是因為冰和水的密度不同；農業生產上常常利用16%的氯化鈉溶液來選種，就是因為16%的氯化鈉溶液的密度比活種子稍小，活種子就會沉在溶液底部，而死種子則由于失水密度變小浮到溶液表面；餐飲油水分離器就是利用油和水的密度不同而制成的。

【提出問題4】涼爽的酸梅湯周圍為什么會冒“白氣”，“白氣”為什么向下去而不向上來？

【現象解釋】冰塊熔化吸收熱量，使周圍溫度降低。空氣中的水蒸氣遇冷形成小水珠。小水珠的密度比空氣的密度大，故“白氣”向下去而不是向上來。

一杯酸梅湯，承載的學問可真不少。女兒對我的解釋似懂非懂，喃喃自語道：“媽媽不愧是老師，學知識真有用。”