你的問(wèn)題本身是錯(cuò)誤的,水在4℃時(shí)的密度是最大的.
水的密度在4℃時(shí)密度最大是一個(gè)事實(shí)：
在冰湖中作的測(cè)試表明,表面凍結(jié)的湖里,冰面以下的水體中密度從上至下遞增（這是當(dāng)然的事了,重在下,輕在上）,溫度也是由上至下遞增,從表層水體的0℃至底層水體的4℃.正是因?yàn)檫@個(gè)特性,湖里的魚(yú)類(lèi)能夠在嚴(yán)寒的冬天躲在底層水體中,不至于被凍成冰塊.
—————為什么會(huì)這樣?—————
水在4℃時(shí)密度最大,是由于水分子間有氫鍵締合這樣的特殊結(jié)構(gòu)所決定的.根據(jù)近代X射線(xiàn)的研究,證明了冰具有四面體的晶體結(jié)構(gòu).這個(gè)四面體是通過(guò)氫鍵形成的,是一個(gè)敞開(kāi)式的松弛結(jié)構(gòu),因?yàn)槲鍌€(gè)水分子不能把全部四面體的體積占完,在冰中氫鍵把這些四面體聯(lián)系起來(lái),成為一個(gè)整體.這種通過(guò)氫鍵形成的定向有序排列,空間利用率較小,約占34％、因此冰的密度較小.
水溶解時(shí)拆散了大量的氫鍵,使整體化為四面體集團(tuán)和零星的較小的“水分子集團(tuán)”(即由氫鍵締合形成的一些締合分子),故液態(tài)水已經(jīng)不象冰那樣完全是有序排列了,而是有一定程度的無(wú)序排列,即水分子間的距離不象冰中那樣固定,H2O分子可以由一個(gè)四面體的微晶進(jìn)入另一微晶中去.這樣分子間的空隙減少,密度就增大了.
溫度升高時(shí),水分子的四面體集團(tuán)不斷被破壞,分子無(wú)序排列增多,使密度增大.但同時(shí),分子間的熱運(yùn)動(dòng)也增加了分子間的距離,使密度又減小.這兩個(gè)矛盾的因素在4℃時(shí)達(dá)到平衡,因此,在4℃時(shí)水的密度最大.過(guò)了4℃后,分子的熱運(yùn)動(dòng)使分子間的距離增大的因素,就占優(yōu)勢(shì)了,水的密度又開(kāi)始減小.