Question

小华听说寒冬季节室外的水管容易破裂，这是怎么回事呢？他找到一个容积为0.27m³的水缸并盛满了水，在密度表上查出冰的密度为0.9×10³kg/m³，则水缸中：
（1）水的质量为多少？
（2）水全部结成冰后，冰的体积是多少？
（2）请你解释寒冷的冬天，自来水管为什么会被冻裂？这一现象对你的生活有什么启示．

Answer 1

分析：（1）已知水的体积0.27m³，水的密度1.0×10³ kg/m³，根据m=ρV即可求出水的质量；
（2）质量是物体本身的一种属性，只有在所含物质的多少发生变化时才会改变，如果只是改变了状态则质量不会发生改变；水结成冰后，质量不变，冰的质量等于水的质量，又知冰的密度为0.9×10³ kg/m³，根据V=

m

ρ

可求出冰的体积．
（3）由公式V=

m

ρ

可知，质量一定时，密度小的体积大，由于水的密度大于冰的密度，所以当质量不变时，水结冰体积会增大，据此解释自来水管被冻裂的原因和回答生活的启示．

解答：解：（1）∵ρ=

m

V

，
∴水的质量：
m_水=ρ_水V_水=1.0×10³kg/m³×0.27m³=270kg；
（2）水全部结成冰后，质量不变，所以冰的质量是270kg；
冰的体积为：
V_冰=

m水

ρ冰

=

270kg

0.9×103kg/m3

=0.3m³；
（3）自来水管遵从“热胀冷缩”的规律，而水结冰时是“热缩冷胀”，这样就很容易使水管破裂；
冬天室外用易碎器皿盛水不能装的太满，拖拉机、汽车发动机的水箱夜间要把水放出等．
答：（1）水的质量为270kg；
（2）水全部结成冰后，冰的体积是0.3m³；
（3）水凝固成冰体积变大，水管遇冷体积变小，从而使水管破裂．启示：北方寒冷的冬天，司机在夜晚把水箱里的水放掉．

点评：本题考查了质量及其特性和密度公式的运用，属于基本内容，比较简单，知道水全部结成冰后质量不变是解题的关键．