水的反常膨胀使水在4度左右时密度最大这样,当冬天水不断降温,直至结冰时,水的表层是0度甚至以下,但由于密度小于4度水,始终浮在水面,而水的底层始终保持4度,并且和冰冷的空气隔绝
这使得水中生物在冬天也有一个相对稳定的环境,不会受冻害甚至被冻进冰块
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
水在4℃时密度最大。至于冬天为什么会把水管撑破，是因为冬天水管里面的水冻成冰了，冰的密度为900kg/立方米，水的密度为1000kg/立方米，当水管中的水是固定的，假定质量为m，那么水的体积为m/1000，而冻成冰的体积为m/900，也就是说变成冰后体积要比原来膨胀了约11%，所以水管就会被撑破。
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。这个现象准确的说不叫水的反向膨胀，应该叫做水的反常膨胀。
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
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