2022年广东深圳市最新中考物理模拟卷（三）

水的反常膨胀

水从0℃升高到4℃，其体积不但不增大，反而缩小。

物体的体积由其内部分子的平均间距决定，对于水来说，由于水中存在大量单个水分子，也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子，而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大。当温度升高时，水分子的热运动加快、缔合作用减弱；当温度降低时，水分子的热运动减慢、缔合作用加强。在水温升高的过程中，一方面，大的缔合水分子逐渐瓦解，变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子。因此，缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大，水分子的密集程度逐渐加大，水的体积也随之减小。另一方面在这个过程中，随着温度的升高，水分子的运动速度加快，使得分子的平均距离加大，体积增大。水的体积由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定。

综合考虑两种因素的影响，在水温由0℃升至4℃的过程中，由缔合水分子减弱引起水体积变小的作用，比由分子热运动速度加快引起水体积变大的作用更大，所以在这个过程中，水的体积随温度的升高而减小，即为反常膨胀。   

为什么湖水从表面开始结冰？

冬天气温下降，上层湖水的温度随着降低，而湖底的水温度较高。水温高于4℃时，由于热胀冷缩，湖面温度低的水密度较大，要下沉，湖底温度高的水密度较小，要上升，因而形成对流，使全部湖水不断冷却。

因为水的温度在0~4℃之间反常膨胀，即热缩冷胀的缘故。所以当气温继续下降，上层湖水的温度降到4℃以下时，体积膨胀，密度减小，不再下沉，不能形成对流，湖底水的温度能长时间保持在4℃。

当上层湖水温度降到0℃，并继续放热时，湖面开始结了层薄冰。由于冰的密度比水小，所以冰会浮在水面上。由于水和冰是热的不良导体，光滑明亮的冰面又能防止辐射，因此比冰下的水放热极为缓慢，需要很长的时间温度才能降到0℃并结成厚厚的冰。俗语说的“冰冻三尺非一日之寒”就是这个道理。

“天问一号”——中国航天史上又一重要里程碑，5月15日，“天问一号”着陆巡视器与环绕器实现分离，成功登陆火星。这是人类航天史上的又一次壮举，是中国航天史上又一重要里程碑。

探测器要想成功着陆火星需要在短短9分钟时间内将两万多公里时速降为零，其间需要经历气动减速、降落伞减速、动力减速、着陆缓冲等多个环节。火星与地球的距离为3亿千米，“天问一号”来到距离火星表面约2公里处，经过一系列减速措施，以约100m/s的速度不断接近火星表面。这个速度相当于目前我国高铁的最高运行时速。由航天科技集团第六研究院研制的7500N变推力发动机就是最后动力减速环节的主要工具。

因探测环境差异巨大，天问一号需要接受“冰火两重天”的温度考验。纳米气凝胶是一种不为大众熟知的神奇材料。它是由纳米尺度的固体骨架构成的一个三维立体网络，其密度可以做到比空气还轻，是世界上最轻的固体；导热系数仅为静止空气的一半，是导热系数最低的固体，这使它成为“天问一号”应对极寒、极热等严酷环境所需热防护材料的不二之选。

回首60载，中国航天，逐月追星，步履从未停歇；放眼未来，每一个航天材料人都将不忘初心、砥砺前行，为下一个十年的空天征途续写新的辉煌篇章。