水在几摄氏度时密度最大_水在几摄氏度时密度最大是多少

欢迎点击「科学网」↑关注我们！知乎上有一位同学问我：您能给我解释下水为什么在4°C时密度最大吗？我的回答：这其实是个非常困难的问题，现在都很难给出定量的回答。（这句话的意思是，为什么水在某个温度下密度出现最大值是可以定性解释的，但具体是哪个

欢迎点击「科学网」↑关注我们！知乎上有一位同学问我：您能给我解释下水为什么在4°C时密度最大吗？我的回答：这其实是个非常困难的问题，现在都很难给出定量的回答（这句话的意思是，为什么水在某个温度下密度出现最大值是可以定性解释的，但具体是哪个温度，很难用定量的计算模拟算准。

可能有些模拟给出比4度高几十度的数值，有些模拟给出比4度低几十度的数值比4度低几十度不都结冰了吗？是的，水的熔点也是很不容易算准的，在许多模拟中在零下几十度水还是液体呢）

冰山定性的回答大概是这样：温度越低，熵就需要越低，即结构越有序，这是适用于所有物质的普遍原理绝大多数物质的密度随着温度降低是单调升高的，因为分子之间靠得越近结构越有序水的特别之处在于，由于氢键的方向性，最有序的结构是像晶体冰那样的结构，每个水分子周围有四个氢键，指向四面体的四个顶点。

这是个很空旷的结构，如果把它扰乱一些，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，这对地球上生命的出现具有重大的意义，在冬天保护了冰面下的生物当液态水的温度比较高时，温度下降时结构变得更有序，分子靠近，密度升高，这是跟其他物质相似的常规行为。

当达到某个温度时，再进一步下降，结构要变得更有序，就需要向冰结构的方向靠近，分子之间开始远离，密度下降这两种相反的趋势共同作用的结果，就是在某个温度出现一个密度的最大值转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自袁岚峰科学网博客。

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