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水的密度在什么時候最大 水在幾攝氏度時密度最大

最大密度什么時候

水在什么溫度下密度最高(水什么時候密度最高)？
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知乎的一個同學問我:
你能給我解釋一下為什么水的密度在4℃時最高嗎？
我的回答:
其實這是一個很難的問題，現在很難給出量化的答案 。(這句話的意思是，可以定性解釋為什么水的密度在一定溫度下達到最大，但通過定量計算和模擬很難準確計算出具體溫度 。有可能一些模擬給出比4度高幾十度的數值，而一些模擬給出比4度低幾十度的數值 。4度以下幾十度不是都結冰了嗎？是的，水的熔點不容易計算 。在許多模擬中，水在零下幾十度時仍然是液體 。)
冰山
定性的答案是這樣的:溫度越低，熵越低，即結構越有序，這是一個適用于所有物質的普遍原理 。大多數物質的密度隨著溫度的降低而單調增加，因為分子越靠近，結構越有序 。
水的特別之處在于，由于氫鍵的方向性，最有序的結構是像冰晶一樣的結構 。每個水分子周圍有四個氫鍵，指向四面體的四個頂點 。這是一個非?？臻_放的結構 。如果稍微受到干擾，水分子就能靠近 。這就是為什么冰的密度小于液態水的密度 。這就是冰能浮在水面上的原因，對地球上生命的出現和冬季保護冰下生物具有重要意義 。
當液態水的溫度相對較高時，當溫度下降時，結構變得更加有序，分子接近，密度增加，這是一種類似于其他物質的常見行為 。當達到一定溫度后，進一步下降，結構變得更加有序，因此需要向冰結構的方向靠近，分子開始相互遠離，密度降低 。由于這兩種相反趨勢的相互作用，在一定溫度下出現最大密度 。
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【水的密度在什么時候最大 水在幾攝氏度時密度最大】

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