“探究式科普丛书”是一套百科全书式的科普系列读物，共100本，分为物质科学、生命科学、地球物理科学、现代科技4个系列。与其他科普类图书相比，该套丛书最大的特点是其全面性，几乎囊括了自然科学领域的各个方面，通过阅读这套丛书，可以“上知天文下知地理”；其次这套丛书的丛书名也很有特色，“探究式科普丛书”从题目上就满足了广大读者对科学技术的兴趣，注重探究性，让读者带着问题去了解科学、学习科学，从而真正让阅读融入人们对世界的认识当中，让人们通过阅读树立科学的世界观。

本书为其中一册《凝固的水(冰)》，由林静编著。

晶莹剔透、冰清玉洁都是冰的美称，然而，对冰的结构、形成、特性、功能等您是否了解？

不错，冰就是我们身边随处可见的一种物质。不过它也有我们不甚熟知的一面，寒冷地区的冰雕艺术、爱斯基摩人的冰屋以及战争中对冰的利用你是否听说过呢？《凝固的水(冰)》将为你开启一扇知识的大门，让你全面了解晶莹剔透的冰的方方面面。

《凝固的水(冰)》由林静编著。

第一章 冰清玉洁——冰的世界

 第一节 冰的概述

1．水的固态——冰

2．与生俱来——冰的性质

3．孪生兄弟——冰水之别

 第二节 冰的形成

1．季节性的冰——河水结冰

2．永不消逝的冰——永冻冰

第二章 冰之种种——冰家族的成员

 第一节 冰川

1．涌动的冰河——冰川概述

2．四海为家——冰川的分布

3．固体降水——冰川的形成

4．各具特色——冰川的分类

5．流动之谜——冰川的运动

6．巨大影响——冰川作用

7．冰期变迁——冰河时代

 第二节 冰山

1．航海克星——冰山

2．走近冰山——冰山概述

 第三节 冰雹

1．天降之灾——冰雹

2．来龙去脉——冰雹的形成

3．冰雹的分类与特征

4．冰雹的危害

5．冰雹的防治

 第四节 霜

1．微细的冰粒——霜的形成

2．霜的罪恶——霜冻

3．区别概念——霜与霜冻之别

4．霜之美——雾凇

 第五节 与水无关的冰

1．可以燃烧的冰——海底可燃冰

2．干燥的冰——干冰

3．冰家败类——冰毒

第三章 冰的好与坏——冰带给人类的利弊

 第一节 冰灾

1．冰之过——冰灾的危害

2．我国南方冰灾的成因

3．未雨绸缪——冰灾的预防

 第二节 冰对人类的贡献

1．远古智慧——冰的利用历史

2．威力四射——冰用于战争

3．多才多艺——冰的其他功用

第四章 玲珑剔透——冰雕艺术

 第一节 冰雕概述

1．冰清玉洁的艺术——冰雕

2．形形色色——冰雕的分类

 第二节 冰雕在世界各地

1．冰城风采——哈尔滨冰雕节

2．如梦如幻——札幌冰雪节

3．巧夺天工——瑞典冰旅馆

4．冰国之旅——魁北克冰雕节

 第三节 冰灯

1．追忆往昔——冰灯的来历

2．冰灯探秘——制作过程

第五章 物尽其才——冰的用途

 第一节 冰与我们的生活

1．冰爽十足——冷饮

2．新鲜保养——冷藏食品

3．冰冻无敌——速冻食品

4．防腐能手——冰箱

 第二节 冰与医疗美容

1．复活之梦——人体冷冻技术

2．美丽使者——冰电波美容

 第三节 冰在其他领域的应用

1．节 能妙招——冰蓄冷技术

2．干燥新宠——冻干技术

3.孪生兄弟——冰水之别

据研究，冰是一种具有四面体的晶体结构。而且这个四面体是通过氢键形成的，它是一个敞开式的松弛结构，因为5个水分子不能把全部四面体的体积占完，在冰中氢键把这些四面体联系起来，成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，约占34％，因此冰的密度较小，约为4℃时水的9／10。

水溶解的时候，由于大量的氢键被拆散，从而使得其整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”。所以，液态水没有冰那样的有序排列，而是有一定程度的无序排列。水分子间的距离不像在冰中那样固定，它可以由一个四面体的微晶进入到另一微晶中去，这样，分子间的空隙就减少了，这就是为什么水的密度比冰大的原因。

温度升高时，水分子的四面体集团不断被破坏，分子无序排列增多，因而密度增大。在4℃时水的密度达到最大，随着温度的升高，水分子间的热运动也会增大分子间的距离，从而使密度又减小。所以，过了4℃，水的密度随着温度的升高又会变小。第二节冰的形成

l.季节性的冰——河水结冰

通常，我们知道，在一个标准大气压的环境下，若温度降低到0℃时，水就会凝结成冰，但是，事实上会如此简单吗？究其答案，并非所有的事实都如理论所预言的那样。一个典型的例子就是，在自然界中，当温度正好是0℃的时候，河里的水并不一定会结冰，这究竟是为什么呢？其一，自然界的水不是纯净水，河水中可能溶解了许多矿物质，这就会使水的熔点降低。其二，水结冰会释放出大量的热，而当温度刚刚从0℃以上降到O℃的时候，在这个结冰点即使有水结成冰，也会被放出的热量融化掉。因此，在自然界中，只有温度下降到0℃以下，河水才会出现冻结现象。此外，也还存在温度降到0℃以下水还是不能结冰的情况，则这时的水我们称之为“过冷水”。

你知道吗？静水和流水的结冰过程是不同的。当静水冷却到4℃后，水面将继续降温，仅能使表层发生冷却，而底层的水则在较长时间里仍旧保持着4℃的温度。所以，对于静水来说，冻结冰是从水面开始的。

流水结冰的过程和静水不同。因为它处在流动状态，紊流扰动强，不仅表层冷却迅速，底层也同时降温。所以流水结冰时，水面和水内几乎是同时结冰的。河流结冰在水面和水中同时结冰是很多专家一致认可的观点。大家都认为河流混合作用强，在结冰前河水上下都能达到大体相同的温度。而且只要有结晶核，在任何地方都可以开始结冰。

事实上，河流封冻有两种情况。一是从岸边开始，向河心发展，逐渐汇合成冰桥，冰桥宽度不断扩展，使整个河面全部被封冻。二是流冰在河流狭窄或浅滩处形成冰坝，冰块相互之间和冰块与河岸之间迅速冻结起来，然后再逆流向上扩展，最后使得整个河面全部封冻。

2.永不消逝的冰——永冻冰

永冻冰，是指一年四季都不会融化的冰。它是位于地球的南北’两极的极冠。由于两极气候非常寒冷，因而其结成的冰层长年都不会融化。P7-10

科技进步是人类文明发展的原动力。回眸人类文明的每一次重大进步无不与科技的重大突破紧密相连。三次科技革命，更是使人类文明发生了彻底改变。我们不得不赞叹科技，它犹如魔法师手中的魔杖，使人类插上了想象的翅膀，将人类从头到脚都武装起来。望远镜的发明让人类视觉得到了延伸，使“千里眼”不再是神话故事中的虚拟人物；电话是人类听觉的“顺风耳”，它让即使远隔重洋的亲人也能像就在面前一样述说家长里短；汽车、飞机等交通工具是人类脚步的延伸，日行千里、日行万里不再是人类遥不可及的梦想；计算机是人脑的延伸，当人的智慧得到延伸的时候，人的创造力被无限放大；互联网技术的深入发展更是推动了人类文明的巨大进步，改变了人类的生活方式……

科技的发展不但在物质上推动着人类文明的进步，同时在人类的意识形态上也彻底改变了人们对世界的认识，不断形成新的、更加科学的世界观。哥白尼提出的日心说推翻了长期以来居于宗教统治地位的地心说，地球不再是宇宙的中心。而这仅仅是人类世界观的一个变化，诸如此类的认识变化实在太多了。

今天我们在全社会倡导建设社会主义精神文明，社会主义精神文明建设的核心内容是科学的世界观、为人民服务的人生观及集体主义的价值观。科学的世界观是最为基本的出发点。如果没有正确的科学思想来指导行为，就难免会走弯路，所以科学知识的宣传和普及是精神文明建设的最根本的环节。

英国哲学家弗兰西斯·培根曾经说过：“知识的力量不仅取决于其本身的价值大小，更取决于它是否被传播以及被传播的深度和广度。”

我们说的科普是指采用读者比较容易理解、接受和参与的方式，普及自然科学和社会科学知识，传播科学思想，弘扬科学精神，倡导科学方法，推动科学技术的应用。这对于广大读者来说，可以了解一定的科学知识，有利于树立正确的世界观、人生观和价值观。对于科技工作者和文化工作者来说，在全社会开展科普知识教育是参与建设社会主义文化的重要渠道。

我们知道，中国是一个拥有5000多年悠久历史的文明古国，虽然曾经在科技上长时间走在世界的前列，取得了许多举世瞩目的科技成果，但是由于长期的封建思想统治，广大民众的科学意识比较单薄。所以在我国民众中开展广泛的科学技术普及教育具有特别重要的意义。

科普的形式是多种多样的，譬如建科技馆、自然博物馆，举办各种科技讲座等，但是相对来说，图书出版无疑是所有科普活动中最为重要和易于实施的途径。有关科普教育和科普读物出版发行工作，多年来得到中央和地方各级党和政府部门以及相关社会团体的广泛支持。2002年6月29日，《中华人民共和国科学技术普及法》正式颁布实施，标志着我国科普事业进入法制化的轨道。为持续开展群众性、社会性科普活动，中国科协决定从2005年起，将每年9月第三周的公休日定为全国科普日。2003年以来，为支持老少边穷地区文化事业发展，由文化部、财政部共同实施送书下乡工程。2009年2月，中国科协等单位五年内在全国城乡建千所科普图书室的活动举行了启动仪式。2003年以来，由民政部、中央文明办、文化部、新闻出版总署、国家广电总局、中国作家协会联合举办的“万家社区图书室援建和万家社区读书活动”，已经援建城乡社区图书室16．2万个，援建图书5600万册，其中三分之二以上为科普图书，约3．5亿城乡居民从中受益，对广大社区居民的科技普及起到了一定作用，提升广大社区居民的科技素质。

为了帮助广大读者特别是青少年读者系统、全面、准确、深入地学习和掌握有关自然科学方面的基础知识，用科学发展观引领他们爱科学、学科学、用科学的能力，中国社会出版社按照国家确定的学生科普知识标准，编辑出版了《探究式科普丛书》。

该套丛书是一套百科全书式的科普系列读物，共100本，分为物质科学、生命科学、地球物理科学、现代科技4个系列。与其他科普类图书相比，该套丛书最大的特点是其全面性，几乎囊括了自然科学领域的各个方面，通过阅读这套丛书，可以“上知天文下知地理”；其次这套丛书的丛书名也很有特色，“探究式科普丛书”从题目上就满足了广大读者对科学技术的兴趣，注重探究性，让读者带着问题去了解科学、学习科学，从而真正让阅读融入人们对世界的认识当中，让人们通过阅读树立科学的世界观。

党的十七届六中全会通过的《中共中央关于深化文化体制改革推动社会主义文化大发展大繁荣若干重大问题的决定》，为我们描绘了一幅社会主义文化建设的宏伟蓝图。我相信这套科普图书的出版必将在一定程度上满足广大读者对科普知识的全面需求，为读者树立科学的世界观打下一定的基础。

是为序。