水的密度为什么在4摄氏度最大? 水的密度

水的密度(水的密度为什么在4摄氏度最大?)您能给我说明下水为什么在4°C时密度最大吗?
 

水的密度为什么在4摄氏度最大? 水的密度

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水的密度(水的密度为什么在4摄氏度最大?) 
这其实是个非常艰苦的问题 , 现在都很难给出定量的答复 。(这句话的意思是 , 为什么水在某个温度下密度出资源网现最大值是可以定性说明的 , 但具体是哪个温度 , 很难用定量的盘算模仿算准 。可能有些模仿给出比4度高几十度的数值 , 有些模仿给出比4度低几十度的数值 。比4度低几十度不都结冰了吗?是的 , 水的熔点资源网也是很不容易算准的 , 在许多模仿中在零下几十度水还是液体呢 。)
 
冰山
资源网  
定性的答复大概是这样:温度越低 , 熵就须要越低 , 即构造越有序 , 这是实用于所有物资的广泛原理 。绝大多数物资的密度随着温度下降是单调升高的 , 因为分子之间靠得越近构造越有序 。
 
水的特殊之处在于 , 由于氢键的方向性 , 最有序的构造是像晶体冰那样的构造 , 每个水分子周围有四个氢键 , 指向四面体的四个顶点 。这是个很空旷的构造 , 如果把它捣乱一些 , 水分子之间反而可以靠得近一点 。这就是为什么冰的密度小于液态水的密度 。冰能够浮在水面上就是这个道理 , 这对地球上性命的涌现具有重大的意义 , 在冬天掩护了冰面下的生物 。
 
当液态水的温度比拟高时 , 温度降低时构造变得更有序 , 分子靠近 , 密度升高 , 这是跟其他物资类似的惯例行动 。当到达某个温度时 , 再进一步降低 , 构造要变得更有序 , 就须要向冰构造的方向靠近 , 分子之间开端远离 , 密度降低 。这两种相反的趋势共同作用的成果 , 就是在某个温度涌现一个密度的最大值 。
【水的密度为什么在4摄氏度最大? 水的密度】 


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