一个密闭铝盒,恰能悬浮在7℃的水中,在水温从7℃下降到1℃的过程中,关于铝盒的运动,某同学根据在相同的条件下,固体膨胀得比液体少,得出“铝盒先上浮至水面,后又悬浮于水中”的结论。而另一同学在课外书上得知:物质热胀冷缩的程度可用体膨胀系数来表示,物质体膨胀系数的绝对值越大,它的体积随温度变化越明显,如表是水的体膨胀系数:
温度/℃ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
体胀系数(×10﹣5/℃) | ﹣4.9 | ﹣3.1 | ﹣1.5 | 0 | 1.7 | 3.2 | 4.6 |
而铝在1℃到7℃这一温度范围内,体膨胀系数恒为7.1×10﹣5℃.在水温从7℃下降到1℃的过程中,铝盒的运动将是 ,理由是 。
答案:一直下沉;从7℃到1℃,铝盒的密度一直大于水的密度。
解析:
当密闭铝盒恰能悬浮在7℃的水中时,二者的密度相等,即ρ铝=ρ水,
从7℃到4℃的过程中,铝盒与水均受冷收缩,体积减小,质量不变,根据可知,二者的密度均增大;
由于铝的体膨胀系数的绝对值比水的体膨胀系数的绝对值大,所以在此过程中,铝的体积减小的比水更明显,铝的密度增大的比水多,则ρ铝>ρ水,所以铝盒在水中将下沉;
从4℃到1℃的过程中,铝盒继续受冷收缩,体积继续减小,质量不变,根据可知,铝的密度继续增大,
而水在此过程中受冷膨胀,体积增大,质量不变,根据可知,水的密度减小,则ρ铝>ρ水,铝盒在水中将继续下沉;
综上所述,在水温从7℃下降到1℃的过程中,铝盒的运动将是一直下沉,理由是从7℃到1℃,铝盒的密度一直大于水的密度。
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