水在多少攝氏度時(shí)密度大 水為什么在4度時(shí)密度最大
冰山
定性的答案大概是這樣的:溫度越低，熵越低，也就是結(jié)構(gòu)越有序 。這是適用于所有物質(zhì)的一般原則 。大多數(shù)物質(zhì)的密度隨著溫度的降低而單調(diào)增加，因?yàn)榉肿又g的距離越近，結(jié)構(gòu)越有序 。
水的特殊之處在于，由于氫鍵的方向性，最有序的結(jié)構(gòu)就像冰晶一樣 。每個(gè)水分子周圍有四個(gè)氫鍵，指向四面體的四個(gè)頂點(diǎn) 。這是一個(gè)非常空開放的結(jié)構(gòu) 。如果你擾亂它，水分子可以靠得更近 。這就是為什么冰的密度小于液態(tài)水的密度 。這就是冰能浮在水面上的原因，對(duì)地球上生命的出現(xiàn)有著重要的意義，也保護(hù)了冬天冰下的生物 。
液態(tài)水的溫度相對(duì)較高時(shí)，當(dāng)溫度下降時(shí)，結(jié)構(gòu)變得更加有序，分子接近，密度增大，這是類似于其他物質(zhì)的普遍行為 。當(dāng)達(dá)到一定溫度后，進(jìn)一步下降，結(jié)構(gòu)變得更加有序，需要向冰結(jié)構(gòu)的方向靠近，分子開始相互遠(yuǎn)離，密度降低 。由于這兩種相反趨勢(shì)的相互作用，在某一溫度下出現(xiàn)最大密度 。
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