Question

8．有一家工廠要制造一種特殊用途的鋼鋁罐，即鋼鋁罐內表面要壓接一層0.25mm厚的鋁片，焊接專家、鍛壓專家都束手無策．后來，一位科學家解決了這一難題．他們先把薄薄的鋁片裝到鋼罐內，與鋼罐的內表面相貼，再往鋼罐內灌滿了50L水，水中插入冷凍管，使水結冰，鋁膜就與鋼罐接牢了．（ρ_冰=0.9×10³kg/m³）
（l）請你通過計算說明原因．
（2）若這些水被宇航員帶到太空，它受到的重力（月球上g=$\frac{1}{6}$×9.8N/kg）
（3）請舉兩個實際例子說明水結冰的危害性．

Answer 1

分析 （1）把薄薄的鋁片裝到鋼罐內與內表面相貼，鋼罐內罐滿水，水中插入冷凍管，使水結冰，水凝固成冰后體積膨脹，會對鋼罐內表面產生向外的壓力，使貼到鋼罐內表面的鋁膜與鋼罐接牢．
（2）利用重力的公式，結合月球上g的值可進行計算．
（3）水的反常膨脹有時也會給我們帶來危害，如：冬天放在室外裝滿水的水缸，水結冰后體積變大，會把水缸脹破．

解答 解：
（1）50L水的質量：m_水=ρ_水V_水=1×10³kg/m³×50×10^-3m³=50kg，
水結成冰后質量不變，
結成冰的體積：V_冰=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{冰}}$=$\frac{50kg}{0.9×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$≈55.6×10^-3m³=55.6L＞50L，
所以，水結冰后體積變大，對鋼罐的內表面產生較大的壓力，鋁膜就與鋼罐接牢了．
（2）這些水被宇航員帶到太空，水的質量不變，
它受到的重力：G=mg=50kg×$\frac{1}{6}$×9.8N/kg=81.7N；
（3）汽車的水箱裝滿水時，在冬天易被凍裂；自來水管在冬天也會因水結冰，體積變大，將自來水管漲破．
故答案為：（1）見解答；
（2）它受到的重力為81.7N；
（3）汽車的水箱裝滿水時，在冬天易被凍裂；自來水管在冬天也會因水結冰，體積變大，將自來水管漲破．

點評 本題考查了密度公式的靈活運用，以及用密度知識解釋生活中的現象，同時還考查了重力公式的計算，有一定綜合性．