单选题
1656、水的冻结温度随压力的增大而( )。
A
增大
B
降低
C
不变化
D
不发生明显变化
答案解析
正确答案:B
解析:
这是一道关于水的物理性质(相变)的经典题目。以下是详细的解析:
### 核心考点
**水的反常膨胀特性**与**克拉佩龙方程(Clapeyron Equation)**的应用。
### 详细解析
1. **一般规律 vs. 水的特殊性**
* 对于绝大多数物质而言,固态密度大于液态密度。当压力增大时,熔点通常会**升高**。
* 但是,**水是一个特例**。水在结冰时体积会膨胀,这意味着**冰的密度比液态水小**(即相同质量下,冰的体积比水大)。
2. **勒夏特列原理(Le Chatelier's Principle)分析**
* 根据勒夏特列原理,如果改变影响平衡的一个条件(如压力),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
* 当对“水-冰”平衡系统施加更大的压力时,系统会倾向于向**体积更小**的状态转变,以抵抗压力的增加。
* 因为液态水的体积比同质量的冰小,所以增大压力有利于水保持液态,或者说促使冰融化为水。
* 因此,要在高压下使水结成冰,需要更低的温度来克服压力带来的“液化”趋势。换句话说,**压力越大,水的凝固点(冻结温度)越低**。
3. **热力学解释(克拉佩龙方程)**
* 相变曲线的斜率由克拉佩龙方程描述:
$$ \frac{dP}{dT} = \frac{\Delta H}{T \Delta V} $$
* 对于水结冰过程:
* $\Delta H$(焓变,即凝固放热)为负值(若看作熔化则为正,这里关注符号关系即可,通常取熔化过程分析:$\Delta H_{fus} > 0$)。
* $\Delta V$(体积变化,$V_{liquid} - V_{solid}$)为**负值**,因为水结冰体积膨胀,即 $V_{ice} > V_{water}$,所以 $V_{water} - V_{ice} < 0$。
* 因此,$\frac{dP}{dT}$ 为**负值**。这意味着压力 $P$ 和温度 $T$ 的变化方向相反:**压力增大,熔点/凝固点温度降低**。
### 结论
由于水结冰时体积膨胀,增大压力会抑制结冰过程,导致水的冻结温度降低。
故正确答案为:**B. 降低**
相关知识点:
水冻结温度随压降低
题目纠错
化工总控工初级、中级、高级、技师、高级技师题库
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