冰下面的鱼为什么不会被冻死呢？

牡丹江的农民冬天在结冰的冰上采冰。他们正在为一年一度的牡丹江冰建设提供材料，同时也在为即将到来的夏天储存冰。为了收集冰，不仅人们必须在冰上行走，许多机器也必须在冰上工作。捡起冰后，冰将被汽车运走。然而，即使在这样的冰下，水中的鱼仍然可以*生活。流动的河水像这样结冰，结冰的湖水更是如此。为什么湖底不能在零下几十度的温度下结冰？为什么湖下的鱼不会冻死？湖里的鱼特别抗冻吗？

为了回答上述问题，让我们来了解一下水的一些特性。

水的密度

水和其他物质一样，也有自己的密度。水的密度是水的特性。因为物体的体积随着温度的变化而变化，所以物质的密度也随着温度的变化而变化。尽管水和所有物质一样，也随着温度的变化而变化，但水不同于其他物质，它具有异常膨胀的特性。当水温高于4℃时，其体积会随着温度的升高而增大，表现为热膨胀和冷收缩。因此，当水温高于4℃时，水温越高，密度越低。当水温低于4℃时，水温越低，密度越低。我们通常说水的密度是1.0× 103 kg/m3，这是指水在4℃时的密度。在其他温度下，水的密度应小于1.0× 103 kg/m3。

根据分析问题的需要，我们用密度的知识来表示漂浮和下沉的情况。对于固体物体，当它浸没在液体中时，如果物体的密度大于水的密度，物体将沉入液体中，直到它沉入液体的底部，最后沉入底部。如果物体的密度小于液体的密度，物体将在液体中向上浮动，直到它浮到液体的表面，露出部分液体，最后处于浮动状态。如果物体的密度等于液体的密度，物体可以停留在液体的任何深度。由此可以推断，当几种不同密度的不相容液体混合在一起时，当液体静止时，密度较低的液体将上升到较高的位置，而密度较高的物体将下降到较低的位置。我们通常看到的食用油和水的混合物说明了这个结论。当我们往煮好的面条或汤里加食用油时，我们用筷子搅拌几次。当面条或汤静止时，食用油的最上层是哪一层？

接下来，让我们来看看湖里的结冰情况。

为了便于讨论，我们以4℃的湖水温度为界限，将其分为水温高于4℃和水温低于4℃两种情况。

让我们看看高于4℃的湖水温度。

随着冬天的到来，湖面上的温度将逐渐降低。与湖面上的空气相比，湖水散热更慢。这样，湖面上的水温就高于湖面上的空气温度。假设湖面上的温度为10℃，湖面上的水温为10℃，水温比温度高3℃，湖面上的水就像一个小火炉，将一部分水转化为湖面上的气体。结果，湖面上的水温降低，密度增加，这大于湖面上的水的密度，并逐渐沉入湖底。随着湖面下水温的升高，密度降低，低于湖面上的水的密度，并逐渐浮到湖面上。湖面的供水量下降后，整个湖面的水通过对流逐渐冷却。当湖面温度不低于4℃时，整个湖中的水继续对流，直到湖面温度降至与湖面温度完全相同。

让我们看看低于4℃的湖水温度。

当湖面温度低于4℃时，假设湖面温度为-10℃，则湖面温度必须远低于4℃，这意味着湖面已经结冰。由于湖面的水温高于湖面，也高于冰的温度，湖面上的水将热量传递给湖面上的冰和湖面上的空气。结果，湖上的水温下降了。

我们知道当水的温度为4℃时，它的密度最高。因此，温度为4℃的水总是在湖底。当湖面水温降低时，其密度变小，水温越接近0℃，其密度越小。这样，当湖面上的水温降低时，湖面上的水将处于较高的位置，直到其温度达到0℃。温度为0℃的水与湖面上的冰接触时，会因热传递而凝固成冰。

这样，湖中的水自上而下形成冰，从而导致湖中的冰从湖表面扩散到湖底的现象。

实际情况是，并非所有的湖底都结冰了。为什么？在湖水结冰过程中，湖水温度低于4℃，由于水的异常膨胀，湖水不能通过对流传热。水也是热量的不良导体，地热从底部向顶部传递。因此，湖水的冷却速度非常慢。这样，湖底的水温一般可以保持在4℃，水肯定不会结冰，生活在这里的鱼和生物也可以生存。

如果水没有这种特殊的性质，当严冬到来时，由于水的对流，冻结将从水的底部开始。很快，整个湖里的水就会凝结成冰。在这种情况下，经过一个严冬之后，恐怕湖里会剩下很少的鱼和其他生物酒，许多生物很久以前就会灭绝。

看，大自然创造者的作品是如此神奇！