熱膨脹：水的熱異常

描述

P2.1.3.1 研究水的密度最大值

P2.1.3.2 研究水的密度最大值 – 使用移動式CASSY系統進行測量

當從 0°C 的起始溫度加熱時，水顯示出一個重要的異常：它在達到 4°C 之前具有負的體積膨脹係數，也就是說，當加熱時會收縮。在 4°C 時體積膨脹係數達到零後，開始變為正值。由於密度對應於物質體積的倒數，因此水在 4°C 時具有密度最大值。

實驗 P2.1.3.1 通過測量帶有上升管的容器中的膨脹來驗證水的密度最大值。從室溫開始，將整個裝置在持續攪拌的水浴中冷卻到大約 1°C，或者在冰箱或冰櫃中冷卻後逐漸達到環境溫度。上升高度 h 作為溫度 J 的函數進行測量。由於體積的變化相對於總體積 V0 非常微小，我們可以得到密度。

\(\rho(\vartheta) = \rho_0 \cdot ((1 – \frac {A}{V^0}) \cdot h (\vartheta))\)

實驗 P2.1.3.2 也驗證了水的這一異常現象。使用溫度傳感器和移動式CASSY系統測量溫度。