水的热缩冷涨问题都说水热缩冷涨,为什么暖气系统里的水温度越高水位越高呢?

水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到了ρ－t曲线,即水的密度随温度变化的曲线.在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的过程中,水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大.水在0℃至4℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀.水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释
在水中,常温下有大约50％的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定.多个水分子组合时,除了呈六角形外（如雪花、窗花）,还可能形成立体形点阵结构（属六方晶系）.每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在一起.边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子.由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子；另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起.可以看出,这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大.由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化.一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大.
固态
在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状.此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小.
加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子.这些小的缔合水分子或单个水分子,受氢键的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“镂空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间.在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度（或密集程度）逐渐加大,水的密度也随之加大.另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小.考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响.在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨胀.

冰是水分子间通过氢键结合成的晶体,因为氢键有特定的空间构型使得水被撑起来一定的空间,所以冰的密度比水小.
这里提到的热缩冷胀的幅度是很小的,可能由于冰内部并非100%的分子都是按氢键结构排列的.
有一个前提就是形成氢键后系统的能量要低于未形成的时候的,所以当降低温度时,越来越接近100%的分子形成了氢键.
外观就是他的体积有了一定的增大.但是这种增大是有限度的,而且他的增大幅度是十分有限的.

实验表明,水在4℃以上,仍然是遵循热胀冷缩规律的,从4℃以下,即4℃到0℃间才发生反常膨胀.水在4℃时,体积最小,密度最大.因而冰的密度略小于水的密度.所以可以浮在水面上.反常膨胀的原因 水的反常膨胀现象,原因是水分...

水的反常膨胀及其微观解释
在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象.然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到了P－t曲线,即水的密度随温度变化的曲线.由图可见,在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的合过程中,水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大.水在0℃至14℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀.水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释.
物质的密度由物质内分子的平均间距决定.对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定.具体地说,水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定.当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱；当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强.综合考虑两个因素的影响,便可得知水的密度变化规律.
在水中,常温下有大约50％的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定.
多个水分子组合时,除了呈六角形外（如雪花、窗花）,还可能形成立体形点阵结构（属六方晶系）.每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在一起.边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子.由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子；另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起.可以看出,这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大.由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化.一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大.
在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状.此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小.
将冰熔化成水,缔合水分子中的一些氢键断裂,冰的晶体消失.0℃的水与0℃的冰相比,缔合水分子中的单个水分子数目减少,分子的间距变小、空隙减少,所以0℃的水比0℃的冰密度大.用伦琴射线照射0℃的水,发现只有15％的氢键断裂,水中仍然存在有约85％的微小冰晶体（即大的缔合水分子）.若继续加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子.这些小的缔合水分子或单个水分子,受氢链的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“缕空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间.在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度（或密集程度）逐渐加大,水的密度也随之加大.另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小.考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响.在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨胀.
水温超过4℃时,同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素,综合分析它们对水密度的影响.由于在水温比较高的时候,水中缔合数大的缔合水分子数目比较小,氢键断裂所造成水密度增加的影响较小,水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响,所以在水温由4℃继续升高的过程中,水的密度随温度升高而减小,即呈现热胀冷缩现象.
在4℃时,水中双分子缔合水分子的比例最大,水分子的间距最小,水的密度最大.

一个一个来
0度的冰吸收热量变成0度的水,吸收的热量变成分子势能了.
冰变水的体积减小,是因为水分子间有一种介与化学键和物理力之间的分子力,叫氢键.吸收的能量用来破坏氢键了
这部分知识在高三化学会有详细解释

一般情况下,是热胀冷缩
但0--4摄氏度时是热缩冷胀,是水的反常膨胀现象

水是液体,冰是固体,同质量的H2O,冰的体积大于水的体积.教科书上说H2O在零度时呈现冰水化合物的状态,即认为零度是H2O的凝固点.事实上,H2O在4度左右的时候即有少量分子集合凝固,温度再降,凝固的集合越多,体积亦越大,所以H2O在常压下真正的凝固点是“4度左右”. 在零下2度左右时,水完全结为冰,因此,所谓凝固点其实是一段凝固值.

一般物质由于温度影响,其体积为热胀冷缩.但也有少数热缩冷胀的物质,如水、锑、铋、液态铁等,在某种条件下恰好与上面的情况相反.实验证明,对0℃的水加热到4℃时,其体积不但不增大,反而缩小.当水的温度高于4℃时,它的体积才会随着温度的升高而膨胀.因此,水在4℃时的体积最小,密度最大.湖泊里水的表面,当冬季气温下降时,若水温在4℃以上时,上层的水冷却,体积缩小,密度变大,于是下沉到底部,而下层的暖水就升到上层来.这样,上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置,整个的水温逐渐降低.这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃时为止.当水温降到4℃以下时,上层的水反而膨胀,密度减小,于是冷水层停留在上面继续冷却,一直到温度下降到0℃时,上面的冷水层结成了冰为止.以上阶段热的交换主要形式是对流.当冰封水面之后,水的冷却就完全依靠水的热传导方式来进行热传递.由于水的导热性能很差,因此湖底的水温仍保持在4℃左右.这种水的反常膨胀特性,保证了水中的动植物,能在寒冷季节内生存下来.这里还应注意到,冰在冷却时与一般物质相同,也是缩小的.受热则膨胀,只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来.
水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释.
物质的密度由物质内分子的平均间距决定.对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定.具体地说,水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定.当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱；当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强.综合考虑两个因素的影响,便可得知水的密度变化规律.

还有水（4℃时密度最大）,液态的铁,青铜,锆钨酸盐,橡胶（在受力的情况下）等.这些物质具有反常膨胀的性质,在反常膨胀时,物体温度升高,而体积减小,分子间的平均距离减小,分子引力做正功,所以分子势能减小.因此,物体受热时,分子势能可能增加,也可能减小.水的反常膨胀现象（热缩冷胀）可以用氢键、缔合水分子理论予以解释.而锆钨酸盐的一个角的原子和其他原子没有联结在一起,而本身有很低的振动能量,当原子受热,便吸引其他的原子,连在一起,使整个分子结构收缩.科学家发现,锆钨酸盐在华氏零下三百七十五度至华氏七百度之间,温度每升一度,物质平均收缩一百万分之五.橡胶则是一种高分子化合物,由大量异戊烯单元形成的链状大分子组成.当橡胶被拉长时,杂乱而纠缠在一起的链趋于平行,即排列得比较有秩序.它在收缩时,排列的混乱程度增大.自然界的物质能自发地朝混乱度大的方向进行,并吸收能量.对橡皮筋加热,反而会使它缩短.

很高兴为你解答!
其实物体都会热胀冷缩,主要是温度使分子间的距离增大了的缘故!
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水在一个标准大气压下,4摄氏度以下才热缩冷胀,4摄氏度以上符合热胀冷缩的规律.
为什么4度以下会热缩冷胀?这与水分子的结构与水分子之间的相互作有关.
大致解释一下,就是水分子在4度以下会靠分子间的氢键形成笼状的结构,而且温度越低这种笼状结构的体系长得越大,在固态水——也就是冰里表现得最完美.这种笼状结构是水分子之间的一种重新排列,这种排列拉大了分子间的距离,所以水会热缩冷胀.
水在0度到4度的时候是热缩冷涨,再说水在0度就结冰了
问题好多哦,加分哦!

锑、铋、镓等金属具有遇热收缩、受冷膨胀的现象.其中铋经常加到铝合金中用来降低热膨胀系数.

任何物质在同种状态下都遵循热胀冷缩,没有热缩冷张.

温度升高分子热运动加快,分子动能增加.
一个热胀冷缩的物体温度升高体积变大,但分子之间的作用力不一定表现为引力,同样,一个冷胀热缩的的物体温度升高体积变小,但分子之间的作用力不一定表现为斥力,所以你的解释不正确.分子之间的作用力与体积变化没有必然的联系,不能用来判断内能的变化.
这两道提目有两个变量,温度和体积都变了,不好判断.但内能应该都是增大.

热胀冷缩是物体的一种基本性质,物体在一般状态下,受热以后会膨胀,在受冷的状态下会缩小.基本上所有物体都具有这种性质.（注：水在4℃以上会热胀冷缩而在4℃以下会冷胀热缩.而到冰,密度就只有0.9.这意味着,冰将会浮在水面.锑、铋、镓和青铜等物质在某些温度范围内受热时收缩,遇冷时会膨胀.） 　　物体受热时会膨胀,遇冷时会收缩.这是由于物体内的粒子(原子)运动会随温度改变,当温度上升时,粒子的振动幅度加大,令物体膨胀；但当温度下降时,粒子的振动幅度便会减少,使物体收缩.

因为水分子间存在氢键
这是反常膨胀现象,详见：

一般物质由于温度影响,其体积为热胀冷缩.但也有少数热缩冷胀的物质,如水、锑、铋、液态铁等,在某种条件下恰好与上面的情况相反.实验证明,对0℃的水加热到4℃时,其体积不但不增大,反而缩小.当水的温度高于4℃时,它的体积才会随着温度的升高而膨胀.因此,水在4℃时的体积最小,密度最大.湖泊里水的表面,当冬季气温下降时,若水温在4℃以上时,上层的水冷却,体积缩小,密度变大,于是下沉到底部,而下层的暖水就升到上层来.这样,上层的冷水跟下层的暖水不断地交换位置,整个的水温逐渐降低.这种热的对流现象只能进行到所有水的温度都达到4℃时为止.当水温降到4℃以下时,上层的水反而膨胀,密度减小,于是冷水层停留在上面继续冷却,一直到温度下降到0℃时,上面的冷水层结成了冰为止.以上阶段热的交换主要形式是对流.当冰封水面之后,水的冷却就完全依靠水的热传导方式来进行热传递.由于水的导热性能很差,因此湖底的水温仍保持在4℃左右.这种水的反常膨胀特性,保证了水中的动植物,能在寒冷季节内生存下来.这里还应注意到,冰在冷却时与一般物质相同,也是缩小的.受热则膨胀,只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来.

因为在0度以下水会结成冰,冰的密度比水小,所以结成冰后体积会变大

水在一个标准大气压下,4摄氏度以下才热缩冷胀,4摄氏度以上符合热胀冷缩的规律.
为什么4度以下会热缩冷胀?这与水分子的结构与水分子之间的相互作有关.
大致解释一下,就是水分子在4度以下会靠分子间的氢键形成笼状的结构,而且温度越低这种笼状结构的体系长得越大,在固态水——也就是冰里表现得最完美.这种笼状结构是水分子之间的一种重新排列,这种排列拉大了分子间的距离,所以水会热缩冷胀.
以的答案给你做参考你决如何

解题思路：（1）质量是指物体所含物质的多少，是物体的一种属性，一个物体位置、状态的改变不会使质量发生变化．
一定质量的水结冰，状态改变、体积改变，密度的变化用公式ρ=[m/V]分析．
（2）水与冰的交界处，水和冰的温度是相同的，等于冰水混合物的温度．
（3）根据水具有反常膨胀的特点和对流的知识进行解答为什么在较深的河底鱼能安全过冬．

（1）质量是物体的一种属性，由物体所含物质的多少决定，不随物体的位置、状态、形状的变化而变化，所以水结冰后质量不变；根据密度的计算公式ρ=[m/V]得V=[m/ρ]即可知，质量一定时，冰与水相比密度变小，则冰的体积变大．
（2）冰和水的交界处，有冰有水，其温度等于冰水混合物的温度0℃．故选D；
（3）水具有反常膨胀的特点，当水从4℃降到0℃的过程中，其体积变小，但质量不变，由ρ=[m/V]可知水的密度将增大；
而密度大的水下降、密度小的水上升，形成对流，所以较深河底的水温是4℃，这样的温度使河底鱼能安全过冬．
故答案为：（1）不变；变大；变小；（2）D；（3）由于水的反常膨胀，河底水的密度最大，其温度保持在4℃．

点评：
本题考点： 与密度有关的物理现象．

考点点评： 此题考查与密度有关的物理现象，知道水具有反响膨胀的特点，即4℃水的密度最大，还要知道冰水混合物体的温度，这些是解答此题的关键．

橡皮筋.因为这种高聚物分子可以看成固定长度的小棒铰接而成,第一根小棒的起点到最后一根小棒的末端的距离决定总长度.小棒可以随机取左右两个方向.小棒方向的分布影响了体系的能量和熵.温度增大时,小棒的方向分布趋于杂乱,即向两个方向的小棒数量接近总量的一半,总长度就减小了.

1、热馒头大而松软,冷了以后就缩小了点,而且变硬了.
2、铺沥青马路时,隔一段路就会留有一些空隙,是为了防止夏天太阳暴晒下,沥青受热膨胀而使路面隆起.
3、农村里装水是用的水缸,如果冬天水装太满结冰后就会把缸胀破
4、一大气压下,4°C的水密度最大,体积最小,再降温,就膨胀.
5、大桥上会有间隙,防止热胀冷缩造成损坏

在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,反之亦然.也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象.
在自然界中,绝大多数物质是“热胀冷缩”的,但也有极少数物质,如锑、铋、镓等金属和在0℃-4℃之间的水,具有遇热收缩,受冷膨胀的现象.
然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到了ρ－t曲线,即水的密度随温度变化的曲线.在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的过程中,水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大.水在0℃至4℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀.

当寒冷的冬天来临后,随着气温的降低,江河湖泊中的水温也随之下降.考虑某一湖泊,设其全部湖水处于某一温度如10摄氏度, 再设湖面上空气的温度为-10摄氏度,于是湖表面的水就会变冷, 比如说温度降到9摄氏度,这部分水因变冷而收缩, 其密度比底下较暖的水为大,因而沉入下面密度较小的水中,下面的 10摄氏度的水上升.冷水的下沉引起一个混合过程, 此过程一直持续到湖泊中的所有水冷却到4摄氏度为止.但是表面的水还要被冷空气继续冷却降温, 表面水的温度进一步降低,又比如降到3摄氏度,这部分水的体积不但不缩小反而膨胀,即表面水的密度比下面小,因而就浮在水面上不再下沉.对流和混合此时都停止了(当然扩散不会停止), 表面下的水基本上靠热传导散失内能.水是热的不良导体,这样散热是比较慢的.表面水的温度,先于下面的水降至0摄氏度、开始结冰. 冰的密度比水小,所以一直浮在水面上而不下沉.冰下面的水,从上到下温度为0摄氏度到4摄氏度,从上到下逐渐结冰.由于通过热传导而向上散热,比较慢,并且有地热由底下向上传导,因此冻结的速度是缓慢的.若湖泊的水很深,湖水是不会被冻透的,湖泊中生存的动植物就可以在靠近湖底的4摄氏度的水中安然过冬,免遭冻死的厄运..
如果水的性质也像其它大多数物质那样, 在全部温度范围内都是热胀冷缩的,那么温度较高的水不断升到水面,向空气散热, 湖泊中水的冻结就会从底部开始,从而容易导致湖泊中的水全部冻结.这样一来,就毁掉了湖泊中的一切经不起冻结的生命.

4度一下0

水的特殊之处在于水分子能形成很强的氢键,氢键具有方向性,而水分子本身又是“V”字型结构（水为非线性、极性共价化合物,原因为氧的电子结构中有两个孤电子对占据两个杂化轨道,作用于成键电子对时使键角由109.29度,压缩至104.45度）,氢键将沿着“V”型的三个尖角展开,它使众多的水分子构成四面体的中空网状结构,这种结构的内部空隙较多,所以,水变成冰后体积变大,密度变小,硬度变大.
　　随着温度的升高,氢键将逐渐遭到破坏,但在0℃到4℃时,液态水中的氢键仍有一定的比例（温度越低,氢键越多,空隙越多,密度越小）,这使得此时的水具有反常“热缩冷胀”的性质.水在4℃时的密度达到最大,而温度高于4℃后,氢键破坏殆尽,水分子的热运动使得分子间的距离增加,体积变大,密度变小,恢复热胀冷缩的通常属性.

锑、铋、镓等金属具有遇热收缩、受冷膨胀的现象

先增大后减小,分界线是4°C

水在一个标准大气压下,4摄氏度以下才热缩冷胀,4摄氏度以上符合热胀冷缩的规律. 为什么4度以下会热缩冷胀?这与水分子的结构与水分子之间的相互作有关. 大致解释一下,就是水分子在4度以下会靠分子间的氢键形成笼状的结构,而且温度越低这种笼状结构的体系长得越大,在固态水——也就是冰里表现得最完美.这种笼状结构是水分子之间的一种重新排列,这种排列拉大了分子间的距离,所以水会热缩冷胀

二氧化氮,或者四氧化二氮

因为摄氏四度时水的密度最大!也就是说,水的密度随温度的变化规律并不是线性的!

密度=质量/体积
热胀冷缩和热缩冷胀时,就是体积发生变化,质量不变.胀时体积变大,密度变小,缩时体积变小,密度变大.

这水是最重要也是最奇特的特性之一.
在绝大多数物质都是热涨冷缩的时候,水是反常的.水在低于4度是是热缩冷涨,导致密度下降,例如同样质量的冰密度比水小,体积比水大.而大于4度时,则恢复热涨冷缩.同样质量,体积大了,密度当然就小了.
4度是平衡临界点.因此水在4度时密度最大.
这是保障生物存在的很重要的一点,因为当水结冰的时候,冰的密度小,浮在水面,可以保障水下生物的生存.当天暖的时候,冰在上面,也是最先滑冻.如果冰的密度比水大,那所有的水生生物都不会存在了.因为冰会不断沉到水下,天暖的时候也不会解冻,来年上面的水继续冰冻,直到所有的水都成了冰.
具体的原理是,水是由氢氧离子组成的,因为氧离子和氢离子的负电荷倾向性（electronegitive）不同,形成共价键.而水分子的V型几何结构,导致其为偶极(polar）共价键.氧离子为负电荷,氢离子为正电荷.
这就导致生物学上一个极重要的现象,氢键（hydrgen bond）.氢离子通过氢键和其他水分子结合.因为氢键的键能不大,所以在每一瞬时,每个水分子都结合和分离数十亿次氢键.
水分子在液体状态下是无序运动的,随这温度的增高而运动加大,从而导致体积变大.这就是为什么水在4度以上时,密度变小.
当水低于4度时,水分子运动减慢,导致氢键合成的增多,水趋向于固体.因为氢键的键长要大于水分子的平均距离,所以当所有的水分子都被氢键固定住,也就是形成了冰,其体积反比水大.
这水是最重要也是最奇特的特性之一.
在绝大多数物质都是热涨冷缩的时候,水是反常的.水在低于4度是是热缩冷涨,导致密度下降,例如同样质量的冰密度比水小,体积比水大.而大于4度时,则恢复热涨冷缩.同样质量,体积大了,密度当然就小了.
4度是平衡临界点.因此水在4度时密度最大.
这是保障生物存在的很重要的一点,因为当水结冰的时候,冰的密度小,浮在水面,可以保障水下生物的生存.当天暖的时候,冰在上面,也是最先滑冻.如果冰的密度比水大,那所有的水生生物都不会存在了.因为冰会不断沉到水下,天暖的时候也不会解冻,来年上面的水继续冰冻,直到所有的水都成了冰.
具体的原理是,水是由氢氧离子组成的,因为氧离子和氢离子的负电荷倾向性（electronegitive）不同,形成共价键.而水分子的V型几何结构,导致其为偶极(polar）共价键.氧离子为负电荷,氢离子为正电荷.
这就导致生物学上一个极重要的现象,氢键（hydrgen bond）.氢离子通过氢键和其他水分子结合.因为氢键的键能不大,所以在每一瞬时,每个水分子都结合和分离数十亿次氢键.
水分子在液体状态下是无序运动的,随这温度的增高而运动加大,从而导致体积变大.这就是为什么水在4度以上时,密度变小.
当水低于4度时,水分子运动减慢,导致氢键合成的增多,水趋向于固体.因为氢键的键长要大于水分子的平均距离,所以当所有的水分子都被氢键固定住,也就是形成了冰,其体积反比水大.

水的反常膨胀及其微观解释
在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象.然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到了P－t曲线,即水的密度随温度变化的曲线.由图可见,在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的合过程中,水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大.水在0℃至14℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀.水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释.
物质的密度由物质内分子的平均间距决定.对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定.具体地说,水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定.当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱；当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强.综合考虑两个因素的影响,便可得知水的密度变化规律.
在水中,常温下有大约50％的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定.
多个水分子组合时,除了呈六角形外（如雪花、窗花）,还可能形成立体形点阵结构（属六方晶系）.每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在一起.边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子.由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子；另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起.可以看出,这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大.由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化.一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大.
在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状.此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小.
将冰熔化成水,缔合水分子中的一些氢键断裂,冰的晶体消失.0℃的水与0℃的冰相比,缔合水分子中的单个水分子数目减少,分子的间距变小、空隙减少,所以0℃的水比0℃的冰密度大.用伦琴射线照射0℃的水,发现只有15％的氢键断裂,水中仍然存在有约85％的微小冰晶体（即大的缔合水分子）.若继续加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子.这些小的缔合水分子或单个水分子,受氢链的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“缕空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间.在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度（或密集程度）逐渐加大,水的密度也随之加大.另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小.考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响.在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨胀.
水温超过4℃时,同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素,综合分析它们对水密度的影响.由于在水温比较高的时候,水中缔合数大的缔合水分子数目比较小,氢键断裂所造成水密度增加的影响较小,水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响,所以在水温由4℃继续升高的过程中,水的密度随温度升高而减小,即呈现热胀冷缩现象.
在4℃时,水中双分子缔合水分子的比例最大,水分子的间距最小,水的密度最大.

不只是水存在这个性质,还有铋等金属也有

这是水的反膨胀现象
水在4℃时密度最大,是由于水分子间有氢键缔合这样的特殊结构所决定的.冰具有四面体的晶体结构,这个四面体是通过氢键形成的,是一个敞开式的松弛结构,因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完,在冰中氢键把这些四面体联系起来,成为一个整体.这种通过氢键形成的定向有序排列,空间利用率较小,约占34％、因此冰的密度较小.
冰溶解时拆散了大量的氢键,使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子),故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了,而是有一定程度的无序排列,即水分子间的距离不象冰中那样固定,H2O分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去.这样分子间的空隙减少,密度就增大了.
温度升高时,水分子的四面体集团不断被破坏,分子无序排列增多,使密度增大.但同时,分子间的热运动也增加了分子间的距离,使密度又减小.这两个矛盾的因素在4℃时达到平衡,因此,在4℃时水的密度最大.过了4℃后,分子的热运动使分子间的距离增大的因素,就占优势了,水的密度又开始减小.

水
在一般情况下,当物体的温度升高时,物体的体积膨胀、密度减小,也就是通常所讲的“热胀冷缩”现象.然而水在由0℃温度升高时,出现了一种特殊的现象.人们通过实验得到了ρ－t曲线,即水的密度随温度变化的曲线.在温度由0℃上升到4℃的过程中,水的密度逐渐加大；温度由4℃继续上升的过程中,水的密度逐渐减小；水在4℃时的密度最大.水在0℃至4℃的范围内,呈现出“冷胀热缩”的现象,称为反常膨胀.水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释.
青铜也是冷冷胀热缩的物质,可惜不是液体.
LZ既然承认说出一个给0.5分
那我可以说出n个来：加了点盐的盐水,加了点糖的糖水,加点味精,加点醋.只要加一点,不可能改变水的多大特性.只是混合物,在0-4°之间表现的还是水的物理特征.因此,水里再加一点其他易溶于水的化学物质吧
这样我说也说不完了.

不是.水的特殊是因为它有氢键.
低温使得水分子们,排列成了一个有序的架子.而这个架子中间是有些空隙的.这样体积就不是最小了.
温度稍微升高点,破这个氢键做的架子,时水分子乱七八糟的堆到一起后,体积会有所下降.

0-4摄氏度的水热缩冷涨
0摄氏度以下的水要结冰了

有3种,分别是有锑、铋、镓等金属冷胀热缩的原理物质的密度由物质内分子的平均间距决定.对于水来说,由于水中存在大量单个水分子,也存在多个水分子组合在一起的缔合水分子,而水分子缔合后形成的缔合水分子的分子平均间距变大,所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决定.具体地说,水的密度由水分子的缔合作用、水分子的热运动两个因素决定.当温度升高时,水分子的热运动加快、缔合作用减弱；当温度降低时,水分子的热运动减慢、缔合作用加强.综合考虑两个因素的影响,便可得知水的密度变化规律.在水中,常温下有大约50％的单个水分子组合为缔合水分子,其中双分子缔合水分子最稳定.多个水分子组合时,除了呈六角形外（如雪花、窗花）,还可能形成立体形点阵结构（属六方晶系）.每一个水分子都通过氢键,与周围四个水分子组合在一起.边缘的四个水分子也按照同样的规律再与其他的水分子组合,形成一个多分子的缔合水分子.由图可知,缔合水分子中,每一个氧原子周围都有——4个氢原子,其中两个氢原子较近一些,与氧原子之间是共价键,组成水分子；另外两个氢原子属于其他水分子,靠氢键与这个水分子组合在一起.可以看出,这种多个分子组合成的缔合水分子中的水分于排列得比较松散,分子的间距比较大.由于氢键具有一定的方向性,因此在单个水分子组合为缔合水分子后,水的结构发生了变化.一是缔合水分子中的各单个分子排列有序,二是各分子间的距离变大.在液态水变成固态水时,即水凝固成冰、雪、霜时,呈现出缔合水分子的形状.此时,水分子的排列比较“松散”,雪、冰的密度比较小.将冰熔化成水,缔合水分子中的一些氢键断裂,冰的晶体消失.0℃的水与0℃的冰相比,缔合水分子中的单个水分子数目减少,分子的间距变小、空隙减少,所以0℃的水比0℃的冰密度大.用伦琴射线照射0℃的水,发现只有15％的氢键断裂,水中仍然存在有约85％的微小冰晶体（即大的缔合水分子）.若继续加热0℃的水,随着水温度的升高,大的缔合水分子逐渐瓦解,变为三分子缔合水分子、双分子缔合水分子或单个水分子.这些小的缔合水分子或单个水分子,受氢键的影响较小,可以任意排列和运动,不必形成“镂空”结构,而且单个水分子还可以“嵌入”大的缔合水分子中间.在水温升高的过程中,一方面,缔合数小的缔合水分子、单个水分子在水中的比例逐渐加大,水分子的堆集程度（或密集程度）逐渐加大,水的密度也随之加大.另一方面在这个过程中,随着温度的升高,水分子的运动速度加快,使得分子的平均距离加大,密度减小.考虑水密度随温度变化的规律时,应当综合考虑两种因素的影响.在水温由0℃升至4℃的过程中,由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用,比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大,所以在这个过程中,水的密度随温度的增高而加大,为反常膨胀.水温超过4℃时,同样应当考虑缔合水分子中的氢键断裂、水分子运动速度加快这两个因素,综合分析它们对水密度的影响.由于在水温比较高的时候,水中缔合数大的缔合水分子数目比较小,氢键断裂所造成水密度增加的影响较小,水密度的变化主要受分子热运动速度加快的影响,所以在水温由4℃继续升高的过程中,水的密度随温度升高而减小,即呈现热胀冷缩现象.在4℃时,水中双分子缔合水分子的比例最大,水分子的间距最小,水的密度最大,水的体积最小.

水在一个标准大气压下,4摄氏度以下才热缩冷胀,4摄氏度以上符合热胀冷缩的规律.实验表明,水在4℃以上,仍然是遵循热胀冷缩规律的,从4℃以下,即4℃到0℃间才发生反常膨胀.水在4℃时,体积最小,密度最大.因而冰的密度略小...

氢键作用占主导,4摄氏度时,温度降低氢键数目增加,氢键会使水形成蓬松晶体,导致体积变大.
0℃以下时,氢键不会再增加于是正常热胀冷缩
4℃以上时,氢键作用不显著,所以也是正常热胀冷缩

选3,0度到4度,称之为反常膨胀

很简单,错的.
这句话对水来说,要有纯度和气压的限制.也就是说仅仅影响水纯度的物质就不是这个原则了,更不用提这句话能具有什么推广性.

水的热膨胀较牲特殊,它在4摄氏度密度最大.因此在0-4摄氏度之间是热缩冷胀,而在4度以上是热胀冷缩

仍然是遵循热胀冷缩规律的,从4℃以下,即4℃到0℃间才发生反常膨胀.水在但水的温度高于4℃时,水分子的热运动使得分子间的距离增加,体积变大,

4摄氏度,热缩冷胀,100摄氏度,热胀冷缩.

水也不是热缩冷长,只是在4摄氏度以前有一个反膨胀现象.就是你所说的“热缩冷长”,4摄氏度以后还是热胀冷缩的.

温度不同,物质的能量不同.从而导致了键长不同.它越长,物质所含能量越多.越短,所含能量越少.就像物体与地球之间的势能.距离越长,物体势能越大.四度时,水分子之间的氢键最短,导致了其体积缩小.