冰船溶化问题 江铭辉 五梦网
如图1,在水缸内有水,有一只冰造的船,浮在水面。假设冰船没有蒸发或升华,则当冰船溶化时,水位会变成怎样?
1. 水位不变
2. 水位上升
3. 水位降低
图1:浮在水缸上的冰船。
解答:
1. 水位不变是正确
这是关于浮在水面冰的溶化问题,此时冰是船型,而里面是凹进去。凹处是在水面下。
要解答这问题最好从阿基米得原理来考虑,依据阿基米得原理,物体在水中所受的浮力,等于其所排除的重量,这个重量即图2红色部份(冰船的一部份和被凿穿而有空气的部份)体积水的重量。
冰由于重力与浮力平衡而浮出在水面上,即:
冰的浮力=所排开水的重量=红色部份体积水的重量
当冰溶化成水时,虽然体积产生变化,但重量不变。因此若冰变成水,恰巧填补红色部份,所以冰无论做成船型,或冰块,冰溶化后水位不变。
图2:红色部份是冰船排开水的体积。