物質が加熱されると、分子が攪拌されるようにエネルギーを受け取り、より大きな体積を占め始めます。つまり、物質は膨張します。 物質が冷却されると、エネルギーが失われ、その分子が非常に接近する傾向があり、体積が収縮するため、逆のことが起こります。 これにより、通常、固体状態の物質は、液体状態の場合よりも占有する体積が少なくなります。
ほとんどの物質で起こることとは反対に、水は異常な振る舞いをします：それが0から4ºCの間隔の間で加熱されるとき、それは苦しみます 収縮してから膨張し始めます。つまり、水が固体状態にあるときは、この間隔で液体状態よりも体積が大きくなります。 温度。 この不規則な水の挙動は、次のグラフで表すことができます。
水量は0〜4°Cの間で減少し、その後増加し始めます
この間隔の間に水の量が減少し、その質量が一定に保たれている場合、結果として 密度 質量と体積の比率である水の量は、水が4ºCのときに最大になります。 グラフィックを見てください：
このグラフは、温度が4°Cのときに水の密度が最大になることを示しています
しかし、異常な拡張の理由は何ですか 水から? この説明は彼らの分子構成に見られます。 水分子は、と呼ばれる化学結合を介して結合されます 水素結合。
水温が0ºCを超えると、水素結合が切断され始め、分子間の近似が発生します。 この効果は、分子の熱攪拌を克服します。これにより、分子が離れて移動し、体積が縮小するように、分子がより大きな体積を占めるようになります。
温度が4ºCを超えると、水素結合の数はすでに非常に少なくなっています。 このようにして、分子の距離が広がり始め、したがって、その体積が増加します。
この不規則な水の振る舞いは、氷が水に浮くという事実を含むいくつかの自然現象を説明しています。 湖の表面が凍り、底に水が残っている非常に寒い地域で何が起こるか 液体。 水は4ºCで最大密度を持っているので、それは底に残り、熱対流を作ります。 熱交換 密度の違いによる。
マリアン・メンデス
物理学を卒業
ソース： ブラジルの学校- https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm