冰

文/凌波

冰

文/凌波

北风吹来了冬天，也带来了冰。早在先秦时期，智慧的古人便已做出总结：“立冬之日水始冰，又五日地始冻，又五日雉入大水为蜃。”这描述的就是立冬之后气温下降，水开始结冰，天寒地冻的自然景象。谚语 “冰冻三尺非一日之寒”告诉我们水结成冰是一个漫长的过程，而谚语 “冬前不结冰，冬后冻死人”说的是如果冬至前水还不结冰，冬至后天气会非常冷。结冰不只是一种自然现象，还和我们的生活有着密切的关系。

冰是固态的水

水是生命之源，是地球上存在最广泛的物质，以气态、液态和固态三种状态存在于大自然中。我们通常所说的水是指液态的水，气态的水指的是水蒸气，固态的水指的是冰。当温度下降到0℃以下（包括0℃），水就会变成冰。

冰和水一样是透明的，无色无味。如果仔细观察，你会发现，自然界中的冰面不是平的，总是有一个小小的凸起，就像一个天然的凸透镜。早在西汉时期的《淮南万毕术》中就有记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”清代科学家郑复光还亲自动手做了一面冰透镜，证实冰透镜确实可以取火。2006年第4届全国特殊奥林匹克运动会的圣火就是用冰透镜采集的。

冰是怎么形成的？

水是唯一一种以三种状态存在于自然界中的物质。水的这种特殊性是由水分子的特殊结构决定的。水分子由两个氢原子（H）和一个氧原子（O）构成。这三个原子并非呈直线排列在一起，而是以氧原子为中心形成一个顶角为105°的三角形，看起来就像一个米奇头像。

无数“米奇头像”一样的水分子牢牢地抱在一起，科学家把它们命名为“氢键”。氢键之间结合的牢固程度不同，水就会呈现出不同的状态。液态水的水分子是随机排列的，所以水能够流动。当温度下降到0℃以下（包括0℃），水分子就会变得不太灵活，水分子之间的距离也就相对固定，呈有序排列。科学家研究发现，在天然的冰中，水分子排列成一个六面体。

冰为什么会浮在水面上？

我们都知道物体受热会膨胀，遇冷会收缩，就是通常所说的“热胀冷缩”。根据这一原理，当水变成冰时，应该会收缩，从而体积变小。实际上恰恰相反，当水变成冰时体积会变大，这样，相同体积的冰就比相同体积的水要轻，所以冰就会浮在水面上。

冰的体积比水大也是由水的特殊分子结构决定的，当水变成冰时，水分子之间的距离就会变大，所以冰的体积就比水大。

当然，也正是因为冰的体积比水大，会浮在水面上，才成就了丰富多彩的海底世界。想一想，如果水和其他液体一样，从下面开始凝固，那样寒冷地区的水底生物就失去了活动空间，再也无法生存。

我们知道，地球上的生命起源于海洋，如果冰不能浮在水面上，为生物争取生命空间度过寒冷的冰川期，恐怕也就没有今天的人类。这样一想，冰还真重要呢。

正月天寒地冻，我们是应该好好去和冰来个亲密接触了，不过一定要注意安全哟！