物理 从水反膨胀角度;为什么在寒冷的冬天鱼虾能在冰覆盖的河中安全越冬

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。水的反常膨胀的性质：水在4℃时的密度最大，在4℃以上时，水是热胀冷缩的，但是，在3.98℃以下却会出现冷胀热缩的反常现象，0℃的冰和4℃时水的体积相比，大约胀大了11%.水结冰时的反常膨胀会使水缸冻裂。扩展资料水温超过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。图中只画出了中央一个水分子同周围水分子的组合情况。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。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。

反膨胀：水在0℃—4℃之间具有反膨胀特性。4℃时，密度最大(1.00g／cm3)；冷到0℃结成的冰，密度反而减小(0.92g／cm3)也就是说热缩（指4℃）冷涨（指0℃）原因：主要由分子排列决定。由于水分子有很强的极性，能通过氢键结合成缔合分子。如图1所示液态水，除含有简单的水分子(H2O)外，同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等，当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以(H2O)2缔合分子形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.98℃以上，一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键，两个氢键)，如图2所示。这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小。

把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,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,上层的冷水根下层的暖水不断的交换位置,,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℃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,水的冷却主要依靠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生存下来.水在冷却是同一般物质相同,也是缩小的,受热则膨胀,只有在0℃到4℃的范围内水才反常膨胀.

水的反常膨胀是指一般物质由于温度影响，体积为热胀冷缩。水的反常膨胀现象可以用氢键，缔合水分子理论予以解释。只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来，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。水的反常膨胀概括水的反常膨胀特性，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，使水成为固态时，是从水面开始的，并将水面以外的低温与水下相隔离，使冰面以下的水体温度大大高于水面以外的气温，既保证了水不会全部成为固态需要有足够的水深和水体面积，也保证了水下生态系统继续正常运行，确保水生物的生存。

水的反常膨胀的性质：水在4℃时的密度最大，在4℃以上时，水是热胀冷缩的，但是，在3.98℃以下却会出现冷胀热缩的反常现象，0℃的冰和4℃时水的体积相比，大约胀大了11%.水结冰时的反常膨胀会使水缸冻裂。注意缔合水分子中，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子排列得比较松散，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。

水在4°C时密度最大 ，所以会出现反常膨胀 ，这和氢键有关 液态水，除含有简单的水分子(H2O)外，同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等，当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以(H2O)2缔合分子形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.98℃以上，一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键，两个氢键)，如图所示。这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小。 另外，拆散缔合分子需要消耗一定的能量，这也足以说明为什么水有较大的比热的缘故 这里所说的“缔合分子”就是因为氢键而形成的。 氢键形成的主要原因是阴离子夺取电子的能力很强，使非同分子的氢原子也向它靠近，它是一种比分子间作用力强的多的力，因而可以使很多分子集中在一起，形成超大规模的分子集团，可使物质的融沸点升高

（1）一般情况下,物质都有热胀冷缩的特性.即同种状态的同种物质,温度越高,体积越大.当然了,密度也越低. （2）就水而言,有“反常膨胀”现象.但并不是说水都是热缩冷张的,只是在一定的温度范围内,有反膨胀现象. （3）4℃是“反膨胀”现象的一个分界点.即0-4°C的水是热缩冷张的.而4-100°C的水是热胀冷缩的. 由此看来,你观察到的生活中的现象——暖气系统里的水,温度越高水位越高.是正确的. 补充知识： △ 水的反常膨胀：4℃密度最大.就是说,同样质量的水,4℃体积最小. △ 水的反常膨胀的定义：4℃的水的密度最大.温度高于4℃时,随温度的升高,水的密度越来越小；温度低于4℃时,随温度的降低,水的密度也越来越小.水凝固成冰时体积变大,密度变小.把水的这个特性叫做水的反常膨胀. 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. 由于水分子是极性很强的分子,能通过氢键结合成缔合分子（多个水分子组合在一起）.液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子,最典型的两种是(H2O)2和(H2O)3,前者称为双分子缔合水分子.物质的密度由物质内分子的平均间距决定.当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在（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.）,分子占据空间相对减小,此时水的密度最大.如果温度再继续升高在3.98℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了.水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小.

水的反膨胀是因为水分子中氢键的作用O元素的非金属性很强将它与氢原子的共用电子对基本上吸引到自己这里使氢原子几乎成为裸核，每个氢原子又与其他水分子中的氧原子想吸引而形成的

因为氢键。

大部分情况是热胀冷缩

　　水的反常膨胀：4℃密度最大，就是说,同样质量的水，4℃体积最小。 　　水的反常膨胀的定义：4℃的水的密度最大，温度高于4℃时，随温度的升高，水的密度越来越小，温度低于4℃时，随温度的降低，水的密度也越来越小，水凝固成冰时体积变大，密度变小，把水的这个特性叫做水的反常膨胀。 　　1、一般情况下，物质都有热胀冷缩的特性，即同种状态的同种物质，温度越高，体积越大，当然了，密度也越低。 　　2、就水而言，有“反常膨胀”现象，但并不是说水都是热缩冷张的，只是在一定的温度范围内，有反膨胀现象。 　　3、4℃是“反膨胀”现象的一个分界点，即0-4°C的水是热缩冷张的，而4-100°C的水是热胀冷缩的。

补充一下 这是氢键的作用

属于反常膨胀现象。　　反常膨胀，是指一般物质由于温度影响，其体积为热胀冷缩。反常膨胀的情况则相反。水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来。　　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。

0-4摄氏度温度越高体积越小，4-100摄氏度温度越高体积越大。水（液体）变成冰（固体）体积变大，一般液体变成固体体积变小。

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如图2－3所示的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。 水在摄氏4度时密度最大之谜 多年来，科学家通过理论计算与实验，一直在进行水的非晶态多样性研究。水通常在摄氏零度时结冰。但水在摄氏零度以下时也可保持液体状态，称作过冷却水。当过冷却水到达临界点以下时就会分离出两种状态，既低密度水和高密度水。与此相对应，也存在低密度和高密度两种非晶态冰。由于水在低温时易于结冰，也由于没有非晶态冰之间互相转移的现存理论，水的非晶态多样性学说存在很多争论。其中之一就是两种密度的非晶态水是否会发生连续转移。 日本科学家的这项研究，观察了高密度非晶态冰（HDA）向低密度非晶态冰（ LDA）变化的过程。发现 H DA在零下158摄氏度以下时整体均一膨胀，在零下158摄氏度时随着不均一的体积变化迅速向 L DA转移。在转移过程中，出现两种成分共存状态，随着时间推移， H DA和LDA逐渐分离。研究证实，低温下两种水之间的转移是不连续的。 科学家认为，这项研究成果是揭开水领域各种问题的重大突破，将对今后过冷却水等研究产生重大影响，同时将带动对同温层中的云的研究及在冰点下活动的动植物细胞内存在的过冷却水的研究。如果今后能够控制这两种水的临界点，就可以自由控制水的结晶，对人类控制地球环境和开发生物冷却保存技术极有价值。 和氢键有关 液态水，除含有简单的水分子(H2O)外，同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等，当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以(H2O)2缔合分子形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.98℃以上，一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键，两个氢键)，如图所示。这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小。 另外，拆散缔合分子需要消耗一定的能量，这也足以说明为什么水有较大的比热的缘故 这里所说的“缔合分子”就是因为氢键而形成的。 氢键形成的主要原因是阴离子夺取电子的能力很强，使非同分子的氢原子也向它靠近，它是一种比分子间作用力强的多的力，因而可以使很多分子集中在一起，形成超大规模的分子集团，可使物质的融沸点升高。希望采纳

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·C的水加热到4·C时，其体积不但不增大，反而缩小。当水的温度高于4·C时，它的体积才会随着温度的升高而膨胀。因此，水在4·C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·C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·C时为止。当水温降到4·C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·C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传递。由于水的导热性能很差，因此湖底的水温仍保持在4·C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，还应注意到，水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·C到4·C的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来

水的密度比冰的大

一般物质由于温度影响，其体积为热胀冷缩。反常膨胀的情况则相反。水的反常膨胀现象可以用氢键、缔合水分子理论予以解释。只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象来

热胀冷缩 水到一定温度会结冰，刚好就在那个界点呗

反常膨胀使水结成冰后浮在水面上,而不是下沉在水下. 反常膨胀使温度很低的湖面以下水的最低温度为4摄氏度,水下的鱼不会被冻死.否则寒冷地区的鱼会绝种.

在4摄氏度时，水的体积最小，所以在4度到0度区间内，水不是热胀冷缩

这是水的反常膨胀现象。、 反常膨胀是指一般物质由于温度影响，其体积为热胀冷缩。水的反常膨胀 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。 液态水，除含有简单的水分子（H2O）...

因为水在4摄氏度的时候，它的体积最小，它的密度也不会有什么改变如果温度过高或者或过低，它会发生膨胀现象如果膨胀的话，就会使它的密度和体积发生改变

本质原因是因为水的氢键使水和其他物质不同。 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,因此冰能浮在水面上。 水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，水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。 湖水从表面开始结冰 水在约4℃时密度最大。冬天气温下降，上层湖水的温度随着降低，而湖底的水温度较高。水温高于4℃时，由于热胀冷缩，湖面上温度低的水密度较大，要下沉，湖底温度高的水密度较小，要上升，因而形成对流，使全部湖水不断冷却。 当整个湖水的温度都降到4℃时，对流就停止了。这是因为水的温度在0℃—4℃之间反常膨胀，即热缩冷胀的缘故。所以当气温继续下降，上层湖水的温度降到4℃以下时，体积膨胀，密度减小，不再下沉，不能形成对流，湖底水的温度能长时间保持在4℃。 当上层湖水温度降到0℃，并继续放热时，湖面开始结了层薄冰。由于冰的密度比水小，所以冰会浮在水面上。由于水和冰是热的不良导体，光滑明亮的冰面又能防止辐射，因此冰下的水放热极为缓慢，需要很长的时间温度才能降到0℃并结成厚厚的冰。俗语说的“冰冻三尺非一日之寒”就是这个道理. 水在4摄氏度时密度最大.水是纯净物.不讲浓度. 使冰雪融化更快 冰雪是靠阳光融化的，而白色是反射全部阳光的。 在冰雪上撒深色的物质，如土、炉渣、草木灰等，让黑色的东西吸收阳光的热量。 或者撒盐，可以使溶点变低。

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如图2－3所示的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 冷胀热缩是怎么回事 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。 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。生命获益于冷胀热缩 我们知道,如果物体所受外界压力不变,大多数物体的体积都随温度的升高而增大,即热胀冷缩.与大多数物质的性质相反,在 0到4摄氏度的温度范围内,水的体积却随温度的升高而减小 ,这就是说,水在0到4摄氏度之间是冷涨热缩.水的这一反常性质,对江河湖泊中的动植物的生命有着重要的影响和意义.。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。

　　在广东,气候较适宜,平常在20℃以上，适合钓鱼，为大家提高了广东冬天鱼塘钓鱼的技巧，快来看看吧！ 　　广东冬天鱼塘钓鱼技巧1 　　一、注意水的反常膨胀原理 　　一般的物质受温度的影响，其体积表现为为热胀冷缩。反常膨胀的情况则相反。 水就有反常膨胀现象，但只有在0℃到4℃的范围内的水才显示出反常膨胀的现象。对0℃的水加热到4℃时，其体积不但不增大，反而缩小。当水温高于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。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。 　　所以在深水区域，水面温度尽管很低，但底部的水温却能保持在4℃左右，一般鱼类的生长最佳气温是15—25摄氏度，但鲫鱼、鲤鱼、草鱼、青鱼等耐寒鱼类，在4摄氏度的时候还具备一定的活动能力。它们为了生存与来年的繁殖，还是会进食的。所以，冬天也能钓到鱼。 　　二、选择钓深 　　上文提到冬季水深处的水温能保持在4℃左右，鲫鲤、草鱼与青鱼还能进食，所以可以钓深。水层表面的温度比深处的`要低，鱼儿在水层表面是忍受不了的，所以都往深水区游去。 　　三、追温而钓 　　追温而钓就是指钓水温稍高的地方，池塘的深水处水温无疑稍高。还有些池塘的底部有泉眼，若有泉水冒出则水温较高，鱼就喜欢在泉眼附近逗留。 　　一些池塘周围往往有民居，房子可以遮挡寒风，还常有生活用水注入池塘，水温也会偏高，注入口处就会有鱼觅食。还有些池塘边沿长满水草，不仅能避风，还能保持水下温度较高，可以钓草。 　　一些水位较浅的池塘，深水处与浅水处差别不大，在阳光的照射下，浅水处升温比较快，鱼会从深水区游至浅水区，我们就可以钓浅。因为冬天太阳偏南，斜射厉害，北边水域正对太阳，升温就较快。冬天多北风，北边背风，水温比南边高。晴天阴天都是如此，鱼在北边适应了那里的水温环境，所以选池塘北岸而钓就合适一些。 　　总之，不管是深水区还是浅水处，哪里水温较高就在哪里施钓。另外，追温而钓还含有在温暖的天气出钓的意思，比如晴天或多云天，还有有暖湿气流北上的阴雨天。 　　四、选择水面较小的池塘 　　冬季小池塘的鱼一般聚集在深水处，塘基边与塘中央都有鱼群聚集。塘边钓竿一伸就能施钓，塘中央竿子稍长也能施钓，而面积较大的池塘却钓不着中央水面。小池塘降温快同时升温也快，冬季钓阳就优于大池塘。像一些小山包围的池塘，寒风被有效阻挡，还有山泉注入池塘，不仅水温较高，溶氧量也很高，鱼儿比较活跃，是理想的垂钓之地。 　　五、选择偏细的钓组 　　冬季钓组的特点是钩小、线细与小漂轻坠。因为水温较低，鱼的吃口很轻，钩饵太大鱼吸食不到嘴中；送漂的力度小，必须使用轻坠，所以线要细漂要小。 　　但是小漂轻坠又与钓深是矛盾的，因为钓深需要水线较长，坠太轻的或下沉就很慢且难以到达水底。可以换用大一点的浮漂，注意不用筒子漂而选用长尾漂，因为长尾漂反应较为灵敏，效果相当于小漂。 　　但是长尾大漂需要配重坠，配上重坠又会影响钓组的灵敏度，解决的办法是把大坠分成大小两部分，大的部分固定于钩以上10厘米处，小的部分固定于钩上1厘米处。小部分承担的浮力大约相当于浮漂升降3-4目。这种上下双坠是钓深水提高灵敏度的极好办法。 　　六、选用活饵与浓香饵 　　冬季用饵味儿要浓香。冬季上鱼一般为鲫鱼鲤鱼，由于气温低，它们活跃度不高，饵料味儿不浓腥一般难以调动他们的食欲。如果使用荤饵，比如蚯蚓，与夏天的气味没有什么区别，不妨沾点小药使其味儿变得更腥更浓。活饵能吸引鱼的注意，味儿偏重腥香则更具诱惑力。 　　以上是冬钓池塘值得注意的几点，但并不是说只要做到了就获鱼多，因为天气与水情鱼情千变万化，所有的做法都是相对而言的，还得根据实情灵活运用，遵从找鱼而钓的原则施钓，才能确保钓效。 　　钓鱼的好处 　　钓鱼对于我们的好处是非常之多的，除了我们可以感受到的乐趣之外，还有其他的好处，下面喜爱哦吧就为大家介绍下吧! 　　一是提供了现代人与自然亲密接触和感性认知的最优方式 　　户外水塘边的空气特别好，江湖或水塘、水库总是环境和生态最优的地方，空气中的负离子特别丰沛，含氧量高，可以说是天然氧吧。城市人即使每人可以过着“入则住墅，出则赴会”的惬意生活，但仍不免整日与水泥、电器、机械、电波、辐射、粉尘、质量很低的空气、噪音、紧张的生活节奏、事业压力等等打交道，所以回归大自然，与土地、阳光和水源亲密接触，绝对是赏心乐事。 　　二是寓强身健体于垂钓的全过程之中 　　钓鱼也是一种体力活，但是它对体力强度的要求非常合乎人性，基本是老少咸宜，属于涵养体力养心适性于无形无为之中，如果可以一周垂钓一次，随着肺部和血液内废气和杂质的排出，世俗浮华的焦虑、乖戾、浮躁之气也消解于大自然的怀抱。 　　广东冬天鱼塘钓鱼技巧2 　　1.钓深水技巧 　　冬季气温低，水温相应也低，所以冬季来临，鱼儿一般聚集在水温较高的深水区。如果钓友选择在深水区施钓定有收获。 　　2.找鱼群技巧 　　俗话说“物以类聚，人以群分。”冬季鱼儿不爱动，摄食也不旺盛。如果钓饵送到鱼群聚集处，鱼就会吃饵，所以必须找到鱼群。否则，尽管你投很多诱饵也无济于事。 　　3.在增氧机附近下钩 　　增氧机的功能就是增加水中的含氧量，利于鱼儿活动、觅食、生长，提供良好的水下环境。因此，在增氧机的附近，鱼儿流动觅食的机会就多，在那里下钩钓绩必丰。 　　4.钓投料处 　　养殖塘喂鱼无论是投配好的饵料还是投天然饵（如青草、黑麦草、薯藤等），凡投料的地方，水位都比较高，鱼聚集觅食也比较多，故在投料处下钩定能上鱼。 　　5.海竿投塘中心 　　养殖塘往往四周水浅，中间水深。如果收竿钓不到鱼，则可考虑用海竿抛甩到塘中心，必然可收到“东边不亮西边亮”的成效。 　　6.钓饵合口味 　　冬季的钓饵一般要求浓甜型和香腥型。有的人在自制饵中加蜜糖或加红虫粉，也有的人用红薯作为饵料，都是冬季不错的钓饵。蚯蚓也是最简单、最常用的钓饵之一。总之，钓饵不在精而在于对路。 　　延伸阅读：黑坑鱼池钓鱼的5个基本技巧： 　　1、玩黑坑，天气原因是客观因素一定要选个天气不错的日子出钓，天气不好，窝子里有鱼也不会吃钩，严重的情况鱼都会上浮，有些常玩黑坑的在天气不好的时候去垂钓经常能把鱼锚上来，当然这也失去了钓鱼的乐趣。 　　2、玩黑坑最重要的一个主观因素就是能不能选择一个好的钓位，钓位选择不好其它的都空谈，因为窝子里本身没有鱼，所以很难钓到，窝子选好了，其次才是饵料和钓技。 　　3、玩黑坑配饵料，不能乱配，看这包里面五花八门的饵料都想加一点，这是没有根据的，也是一些初玩黑坑的钓鱼爱好者常见的问题。 　　4、鱼饵的配制比例不是一成不变的，需要根据季节、水情、鱼情等因素进行针对性调整；每种饵料的添加量也不是非要精确到ml不可，大概齐就成。初学黑坑爱好者经常会收集一些秘方，然后拿着去鱼塘实验，但是往往事与愿违，钓黑坑临场应变是关键。 　　5、一定要相信自己按照科学的方法配制的饵料，不上鱼的原因有很多：钓点不对（窝中无鱼，再好的饵料也白搭，鱼塘的好钓位为什么老是被鱼鹰们所占领，就是这个道理）、天气不对（气温急剧变化、尤其是降温，气压过低等）、水质不好（污水、鱼塘翻浆、水底严重缺氧）、鱼体不好（严重受惊、受伤，给鱼使手段…）等。

1、这是冰结构的特殊性造成的，为保持稳定结构，冰中水分子键角增大，通过氢键形成正四面体的结构，其中的孔洞增加，因此体积增大。冰的密度比水小，冰的密度0.9g/cm3，水的密度是1g/cm3。2、根据密度=质量÷体积，水凝固成冰，质量不变，密度变小，则体积变大。3、一般物体都是温度升高时体积增大，温度降低时体积减小。水在4℃以上，热胀冷缩，即温度升高体积增大，温度降低体积减小。但水在0℃～4℃之间，却出现反常膨胀现象，热缩冷胀，即温度升高体积减小，温度降低体积增大。更多关于水结成冰为什么会膨胀，进入：https://m.abcgonglue.com/ask/d5caa41616112574.html?zd查看更多内容

水是在0到4摄氏度才反常膨胀，结冰后体积反倒增大，是因为冰的特殊结构造成的。因为水分子之间可以形成氢键，水结冰以后，从无序结构到形成六元环的立体结构，六元环的立体中间有空心，所以水结冰以后，体积是增大的。水是在0到4摄氏度才反常膨胀是因为随着温度的降低，水的结构逐渐从无序变为有序，为结冰做准备。

热带不结冰，那里的鱼不需要水的这个特性。

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摄氏度温度升高时，出现了一种特殊的现象。在温度由0摄氏度上升到4摄氏度的过程中，水的密度逐渐加大；温度由4摄氏度继续上升的合过程中，水的密度逐渐减小；水在4摄氏度时的密度最大；水在0摄氏度至14摄氏度的范围内，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。

水的反常膨胀对水生物的生存至关重要。水生物（或水生态系统）以水底生物为基础，其中既包括动物，也包括植物和微生物。如果水不存在反常膨胀，那么当水结冰成为固态时，是从水底开始的，这就会使水中和水面生物失去生存的基础，使以水底生物为基础的水生生态系统停止运行，甚至崩溃。而正是因为水的反常膨胀，使水成为固态时，是从水面开始的，并将水面以外的低温与水下相隔离，使冰面以下的水体温度大大高于水面以外的气温，既保证了水不会全部成为固态（需要有足够的水深和水体面积），也保证了水下生态系统继续正常运行，确保水生物的生存。

玩过赛尔号吗几级

我上初三的时候树上，练习书上都是字。难题一定要记，思路看多了，就记住4、适当做课外习题 老师不会把每一种类型的题都给你讲了，这需要你有一

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。水的反常膨胀的性质：水在4℃时的密度最大，在4℃以上时，水是热胀冷缩的，但是，在3.98℃以下却会出现冷胀热缩的反常现象，0℃的冰和4℃时水的体积相比，大约胀大了11%.水结冰时的反常膨胀会使水缸冻裂。扩展资料水温超过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。 水温超过4摄氏度时，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摄氏度继续升高的过程中，水的密度随温度升高而减小，即呈现热胀冷缩现象。在4摄氏度时，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。

反常膨胀，是指一般物质由于温度影响，其体积为热缩冷胀。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。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。

反证法：如果水不在0*C~4*c时会反常膨胀，也就是说水的密度在0摄氏度时最大，那么海洋中的水就会从底部开始结冰，那么在寒冷的冬季就不能给动物在海洋下面提供一个相对温暖的空间，动物就无法过冬，地球上甚至因此就不会有动物存在。因此，水在0*C~4*c时必须反常膨胀。证毕！

自然界中有极少数物质特性有所不同，他们不是热胀冷缩还是热缩冷胀也叫反常膨胀水，在四十四十多十几岁小在40度以下水温度降低七七不断增大

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如图2－3所示的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。 水在摄氏4度时密度最大之谜

水的反常膨胀现象，原因是水分子具有特殊的结构，但对水分子结构的研究，现代科学上还没有统—的认识，因此对水的密度的反常变化的原因还没有统一的解释方法，现在介绍常见的几种解释方法以供参考．1．“晶体结构”论：为了介绍水的反常膨胀，务必要先介绍冰的晶体结构。在冰的晶体结构中，水分子(即冰晶体的分子）以一定的方向排列在晶体点阵内，每个水分子都被另外四个分子所包围，这四个水分子形成一个四面体(三角形锥体)，水分子间相互作用力的性质使得在冰的晶体中水分子的排列一定是这种形状，这种排列方式是比较松散，体积较大，如果在冰中的水分子不象这样排列，而是一个连着一个排列得很紧密，那时同样质量的冰的体积将会缩小．用x射线研究液态水的结构时，发现在低温的液态水中在一定的程度上还保留着冰的四面体的结构，就是说在低温的液态水中有着非常微小的冰的结晶．根据推算，在接近0℃时的水约包含着0．60％的这种微晶体．当温度逐渐升高时，这种微晶体逐渐地被破坏．因为这种微晶体具有象冰一样的晶结构．它的体积比同质量水的体积大，所以这种微晶体逐渐的被破坏，它的体积就逐渐变小，因而密度逐渐变大．反过来说，它的温度从4℃降到0℃，这种微晶体逐渐增加，体积逐渐变大，密度逐渐缩小，呈现反常膨胀。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，密度变小，所以说水在4℃时的密度最大．2．“极性分子”论：原来水是由很多不断运动着的水分子组成的。根据实验和近代理论研究的结果，知道在水分子的两端产生了、r带有两个相反的电荷，一端带正电荷，一端带负电荷。如图1所示，在逐渐升高到4℃以上时，水分子的动能大了，运动速度加快了，吸引在一起的两个分子．渐渐拆开为单个分子，运动的范围也扩大了，这时候水的密度也渐渐变小了。3、“分子的谛合”论：水的反常膨胀现象和水在不同状态的结构有关，实验事实证明，无论是液态或固态的水都含有由简单分子结合而成的复杂分子(H20)。如图2所示的这种结合过程称为水分子的谛合．液态水，除了含有简单的水分子(H20)外，同时还含有谛合分子(H20)2和(H20)3由于谛合是放热过程，所以温度低水的谛合程度也随之增高，即n值变大．当温度为0℃时，水便结合冰，全部水分子谛合在一起，在冰的结构中，每个氧原于与4个氢原于相连接成四面体，所以冰的结构中有较大的空隙，因而冰的密度比水小，比水轻。水在4℃时密度最大的原因，可能是在0℃的液态水内仍保持有一些非常微小的同冰的结构相似的谛合分子所致．当加热时，一方面这种冰结构的谛合分子继继被破坏变成较紧密的排列而使密度上升变大，另一方面水分子的热运动增强，水分子间距离增大又会使密度随温度上升变小．在4℃以下第一种效应占优势，在4℃以上第二种效应占优势。所以只有在4℃时，密度最大。

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如图2－3所示的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. 水在摄氏4度时密度最大之谜 多年来,科学家通过理论计算与实验,一直在进行水的非晶态多样性研究.水通常在摄氏零度时结冰.但水在摄氏零度以下时也可保持液体状态,称作过冷却水.当过冷却水到达临界点以下时就会分离出两种状态,既低密度水和高密度水.与此相对应,也存在低密度和高密度两种非晶态冰.由于水在低温时易于结冰,也由于没有非晶态冰之间互相转移的现存理论,水的非晶态多样性学说存在很多争论.其中之一就是两种密度的非晶态水是否会发生连续转移. 日本科学家的这项研究,观察了高密度非晶态冰（HDA）向低密度非晶态冰（ LDA）变化的过程.发现 H DA在零下158摄氏度以下时整体均一膨胀,在零下158摄氏度时随着不均一的体积变化迅速向 L DA转移.在转移过程中,出现两种成分共存状态,随着时间推移,H DA和LDA逐渐分离.研究证实,低温下两种水之间的转移是不连续的. 科学家认为,这项研究成果是揭开水领域各种问题的重大突破,将对今后过冷却水等研究产生重大影响,同时将带动对同温层中的云的研究及在冰点下活动的动植物细胞内存在的过冷却水的研究.如果今后能够控制这两种水的临界点,就可以自由控制水的结晶,对人类控制地球环境和开发生物冷却保存技术极有价值. 和氢键有关 液态水,除含有简单的水分子(H2O)外,同时还含有缔合分子(H2O)2和(H2O)3等,当温度在0℃水未结冰时,大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在,当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以(H2O)2缔合分子形式存在,分子占据空间相对减小,此时水的密度最大.如果温度再继续升高在3.98℃以上,一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了.水温降到0℃时,水结成冰,水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子,在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键,两个氢键),如图所示.这样一种排布导致成一种敞开结构,也就是说冰的结构中有较大的空隙,所以冰的密度反比同温度的水小. 另外,拆散缔合分子需要消耗一定的能量,这也足以说明为什么水有较大的比热的缘故 这里所说的“缔合分子”就是因为氢键而形成的. 氢键形成的主要原因是阴离子夺取电子的能力很强,使非同分子的氢原子也向它靠近,它是一种比分子间作用力强的多的力,因而可以使很多分子集中在一起,形成超大规模的分子集团,可使物质的融沸点升高.

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。

水的反常膨胀现象，原因是水分子具有特殊的结构，但对水分子结构的研究，现代科学上还没有统—的认识，因此对水的密度的反常变化的原因还没有统一的解释方法，现在介绍常见的几种解释方法以供参考．1．“晶体结构”论：为了介绍水的反常膨胀，务必要先介绍冰的晶体结构。在冰的晶体结构中，水分子(即冰晶体的分子）以一定的方向排列在晶体点阵内，每个水分子都被另外四个分子所包围，这四个水分子形成一个四面体(三角形锥体)，水分子间相互作用力的性质使得在冰的晶体中水分子的排列一定是这种形状，这种排列方式是比较松散，体积较大，如果在冰中的水分子不象这样排列，而是一个连着一个排列得很紧密，那时同样质量的冰的体积将会缩小．用x射线研究液态水的结构时，发现在低温的液态水中在一定的程度上还保留着冰的四面体的结构，就是说在低温的液态水中有着非常微小的冰的结晶．根据推算，在接近0℃时的水约包含着0．60％的这种微晶体．当温度逐渐升高时，这种微晶体逐渐地被破坏．因为这种微晶体具有象冰一样的晶结构．它的体积比同质量水的体积大，所以这种微晶体逐渐的被破坏，它的体积就逐渐变小，因而密度逐渐变大．反过来说，它的温度从4℃降到0℃，这种微晶体逐渐增加，体积逐渐变大，密度逐渐缩小，呈现反常膨胀。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，密度变小，所以说水在4℃时的密度最大．2．“极性分子”论：原来水是由很多不断运动着的水分子组成的。根据实验和近代理论研究的结果，知道在水分子的两端产生了、r带有两个相反的电荷，一端带正电荷，一端带负电荷。如图1所示，在逐渐升高到4℃以上时，水分子的动能大了，运动速度加快了，吸引在一起的两个分子．渐渐拆开为单个分子，运动的范围也扩大了，这时候水的密度也渐渐变小了。3、“分子的谛合”论：水的反常膨胀现象和水在不同状态的结构有关，实验事实证明，无论是液态或固态的水都含有由简单分子结合而成的复杂分子(H20)。如图2所示的这种结合过程称为水分子的谛合．液态水，除了含有简单的水分子(H20)外，同时还含有谛合分子(H20)2和(H20)3由于谛合是放热过程，所以温度低水的谛合程度也随之增高，即n值变大．当温度为0℃时，水便结合冰，全部水分子谛合在一起，在冰的结构中，每个氧原于与4个氢原于相连接成四面体，所以冰的结构中有较大的空隙，因而冰的密度比水小，比水轻。水在4℃时密度最大的原因，可能是在0℃的液态水内仍保持有一些非常微小的同冰的结构相似的谛合分子所致．当加热时，一方面这种冰结构的谛合分子继继被破坏变成较紧密的排列而使密度上升变大，另一方面水分子的热运动增强，水分子间距离增大又会使密度随温度上升变小．在4℃以下第一种效应占优势，在4℃以上第二种效应占优势。所以只有在4℃时，密度最大。

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。扩展资料0~4℃液态的水，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。参考资料来源：百度百科-冷胀热缩参考资料来源：百度百科-反常膨胀

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。 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），还可能形成如图2－5所示的立体形点阵结构（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。图中只画出了中央一个水分子同周围水分子的组合情况。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，不必形成如图2－4、图2－5那样的“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。MMMMMMM

水的反常膨胀现象，原因是水分子具有特殊的结构，但对水分子结构的研究，现代科学上还没有统—的认识，因此对水的密度的反常变化的原因还没有统一的解释方法，现在介绍常见的几种解释方法以供参考． 1．“晶体结构”论：为了介绍水的反常膨胀，务必要先介绍冰的晶体结构。在冰的晶体结构中，水分子(即冰晶体的分子）以一定的方向排列在晶体点阵内，每个水分子都被另外四个分子所包围，这四个水分子形成一个四面体(三角形锥体)，水分子间相互作用力的性质使得在冰的晶体中水分子的排列一定是这种形状，这种排列方式是比较松散，体积较大，如果在冰中的水分子不象这样排列，而是一个连着一个排列得很紧密，那时同样质量的冰的体积将会缩小． 用x射线研究液态水的结构时，发现在低温的液态水中在一定的程度上还保留着冰的四面体的结构，就是说在低温的液态水中有着非常微小的冰的结晶．根据推算，在接近0℃时的水约包含着0．60％的这种微晶体．当温度逐渐升高时，这种微晶体逐渐地被破坏．因为这种微晶体具有象冰一样的晶结构．它的体积比同质量水的体积大，所以这种微晶体逐渐的被破坏，它的体积就逐渐变小，因而密度逐渐变大．反过来说，它的温度从4℃降到0℃，这种微晶体逐渐增加，体积逐渐变大，密度逐渐缩小，呈现反常膨胀。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，密度变小，所以说水在4℃时的密度最大． 2． “极性分子”论： 原来水是由很多不断运动着的水分子组成的。根据实验和近代理论研究的结果，知道在水分子的两端产生了、r带有两个相反的电荷，一端带正电荷，一端带负电荷。如图1所示，在逐渐升高到4℃以上时，水分子的动能大了，运动速度加快了，吸引在一起的两个分子．渐渐拆开为单个分子，运动的范围也扩大了，这时候水的密度也渐渐变小了。 3、“分子的谛合”论： 水的反常膨胀现象和水在不同状态的结构有关，实验事实证明，无论是液态或固态的水都含有由简单分子结合而成的复杂分子(H20)。 如图2所示的这种结合过程称为水分子的谛合． 液态水，除了含有简单的水分子(H20)外，同时还含有谛合分子(H20)2和(H20)3由于谛合是放热过程，所以温度低水的谛合程度也随之增高，即n值变大．当温度为0℃时，水便结合冰，全部水分子谛合在一起，在冰的结构中，每个氧原于与4个氢原于相连接成四面体，所以冰的结构中有较大的空隙，因而冰的密度比水小，比水轻。 水在4℃时密度最大的原因，可能是在0℃的液态水内仍保持有一些非常微小的同冰的结构相似的谛合分子所致．当加热时，一方面这种冰结构的谛合分子继继被破坏变成较紧密的排列而使密度上升变大，另一方面水分子的热运动增强，水分子间距离增大又会使密度随温度上升变小．在4℃以下第一种效应占优势，在4℃以上第二种效应占优势。所以只有在4℃时，密度最大。

可以用热力学定律解释，根据克拉佩龙方程：dp/dT=ΔH/TΔVΔH是相变焓，具体多少我忘了T是水的相变温度也就是融点，当然是273KΔV就是相变过程体积变化，他的正负号就是表示膨胀和缩小了

水具有反常膨胀的特性：4℃水的密度最大；当水温高于4℃时，随着温度的升高，水的密度越来越小，当水温低于4℃时，随着温度的降低，水的密度越来越小，因此水的密度在4℃时最小． 故答案为：大；变小；变小．

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。