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水在多少摄氏度时密度大 水为什么在4度时密度最大

冰山
定性的答案大概是这样的:温度越低，熵越低，也就是结构越有序 。这是适用于所有物质的一般原则 。大多数物质的密度随着温度的降低而单调增加，因为分子之间的距离越近，结构越有序 。
水的特殊之处在于，由于氢键的方向性，最有序的结构就像冰晶一样 。每个水分子周围有四个氢键，指向四面体的四个顶点 。这是一个非常空开放的结构 。如果你扰乱它，水分子可以靠得更近 。这就是为什么冰的密度小于液态水的密度 。这就是冰能浮在水面上的原因，对地球上生命的出现有着重要的意义，也保护了冬天冰下的生物 。
液态水的温度相对较高时，当温度下降时，结构变得更加有序，分子接近，密度增大，这是类似于其他物质的普遍行为 。当达到一定温度后，进一步下降，结构变得更加有序，需要向冰结构的方向靠近，分子开始相互远离，密度降低 。由于这两种相反趋势的相互作用，在某一温度下出现最大密度 。
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