Номер 14, страница 91, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 12. Плотность вещества - номер 14, страница 91.

Условие.

14. Плотность почти всех веществ в твёрдом состоянии больше, чем в жидком. Используя справочные данные, найдите вещество, для которого это не так.

Решение.

Решение

В большинстве случаев при переходе вещества из жидкого состояния в твёрдое (при кристаллизации) его объём уменьшается, а плотность, соответственно, увеличивается. Это объясняется тем, что в твёрдом кристаллическом состоянии молекулы или атомы упакованы более плотно и упорядоченно, чем в жидкости, где они движутся более свободно и хаотично.

Однако существует ряд веществ-исключений, для которых это утверждение неверно. Самым известным и распространённым таким веществом является вода ($H_2O$).

При замерзании молекулы воды, благодаря наличию водородных связей, выстраиваются в упорядоченную кристаллическую структуру (лёд). Эта структура имеет множество пустот, она более "ажурная" и рыхлая по сравнению со строением жидкой воды. В результате этого при замерзании объём воды увеличивается примерно на 9%, а плотность уменьшается.

Используя справочные данные, можно подтвердить это:

Плотность жидкой пресной воды при температуре $4^\circ \text{C}$ (при которой её плотность максимальна) составляет $ \rho_{воды} \approx 1000 \text{ кг/м}^3 $.

Плотность льда при температуре $0^\circ \text{C}$ составляет $ \rho_{льда} \approx 917 \text{ кг/м}^3 $.

Таким образом, мы видим, что плотность воды в твёрдом состоянии (льда) меньше плотности в жидком состоянии: $ \rho_{льда} < \rho_{воды} $. Именно это свойство объясняет, почему лёд плавает на поверхности воды, что имеет колоссальное значение для жизни в водоёмах в зимний период.

Другими примерами веществ, которые расширяются при замерзании, являются висмут, галлий, германий, сурьма, кремний, а также сплав чугун.

Ответ: Вода.