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在4攝氏度時(shí)，水的密度為什么最大？
我們知道水的密度比冰的密度大，都是因?yàn)橐簯B(tài)水的在凝固成冰的時(shí)候，分子間的相互作用力使分子按一定的規(guī)則排列，每個(gè)分子都被四個(gè)分子所包圍，形成一個(gè)結(jié)晶四面體，這種排列方式是比較松散的，使得冰晶體中的分子間的平均距離大于液態(tài)水中的分子間的平均距 。在液態(tài)水中分子的排列比較混亂，不像冰中的分子那樣，按一定的規(guī)律排列 。分子在液態(tài)中的運(yùn)動(dòng)雖然比在冰中更自由，但分子與分子間的平均距離卻比在冰中更小，所以水的密度比冰的密度大 。
用x射線研究液態(tài)水的結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，液態(tài)水中在一定程度上還保留著非常微小的冰的晶體 。根據(jù)推算，在接近0攝氏度的水里面，約包含著0.6%的這種微晶體，但溫度逐漸升高時(shí)，這種微晶體逐漸的被破壞，由于這種微晶體具有較小的密度，所以微晶體的被破壞就會(huì)引起密度的增加，因此，在水中有兩種密度改變的效應(yīng) 。
第一，使密度變小的效應(yīng)，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，水分子的熱運(yùn)動(dòng)更劇烈了，分子間的距離變大了，因而引起密度的減小 。
第二，使密度變大的效應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，水中的微晶體逐漸的被破壞，引起密阻的增大，在4攝氏度以上水的溫度升高時(shí)，第一種效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，隨著溫度減小，體積增大 。在4攝氏度以上時(shí)，水的溫度升高，第二種效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，水的密度增大，體積減小 。
因此，水在4攝氏度的時(shí)候密度最大，這是水的密度反常變化的原因 。
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