為什麼水密度最大為 4？

水的最高密度為 4 是由水分子之間氫鍵締合的特殊結構決定的。 根據最近的X射線研究，已經證明冰具有四面體晶體結構。 這個四面體是由氫鍵形成的，氫鍵是一種開放的弛豫結構，因為五個水分子不能佔據所有四面體的體積，而冰中的氫鍵將這些四面體連線成乙個整體。

這種由氫鍵形成的定向有序排列空間利用率小，約佔34，因此冰的密度小。

當水溶解時，大量的氫鍵被分解，使整體被分成四面體基團和散落的較小“水分子基團”（即一些由氫鍵結合形成的伴生分子），因此液態水不再像冰一樣完全有序，而是具有一定程度的無序排列， 也就是說，水分子之間的距離不像在冰中那樣固定，H2O分子可以從乙個四面體進入另乙個微晶。這樣，分子之間的空隙減少，密度增加。

當溫度公升高時，水分子的四面體基團不斷被破壞，分子的無序排列增加，從而密度增加。 但與此同時，分子之間的熱運動也增加了分子之間的距離，從而降低了密度。 這兩個相互矛盾的因素在 4 點鐘位置達到平衡，因此，水的密度在 4 點鐘位置最高。

4後，分子的熱運動增加了分子之間的距離，水的密度又開始降低。

樓上是對的。

如上圖4所示，水分子的熱運動隨著熱溫度的公升高而加速，這可以用熱脹冷縮來解釋。

低於4時，由於水分子之間氫鍵的對接，分子間距增大，當溫度降至0時，發生巨大變化，水完全凝結成冰，體積膨脹。

水在4攝氏度時具有最短的氫鍵，因此體積最小，密度最高。

水的最大密度為4，是異常膨脹現象。

水的異常膨脹可以用氫鍵和相關水分子的理論來解釋。 只有在 0 到 4 的範圍內，水才會出現異常膨脹。

由於溫度的影響，一般物質的體積是熱膨脹和冷縮。 但是，也有一些物質會冷收縮和膨脹，例如水、銻、鉍、液態鐵等，它們在某些條件下與上述正好相反。

實驗表明，當0的水加熱到4時，其體積不僅不增加，反而減小。 當水溫高於4時，其體積隨著溫度的公升高而膨脹。 因此，水的密度最高，為 4。

在湖中水面上，當冬季溫度下降時，如果水溫在4以上，則上層水冷卻，體積減小，密度增大，下層溫水沉到底部，下層溫水上公升到上層。 這樣，上層的冷水和下層的溫水不斷互換，整體水溫逐漸降低。

這種熱對流現象只能進行到所有水的溫度達到4小時。 當水溫降至4以下時，上層中的水膨脹並密度降低，因此冷水層停留在頂部並繼續冷卻，直到溫度降至0，上層冷水層結冰。

水的密度最高，為4攝氏度。 常用的水密度是指4度時的水密度，為1000kg m3。 一般來說，大多數物體都具有熱脹冷縮的特性，溫度越高，物質密度越小。

但水是個例外，它的熱膨脹也是膨脹的，只有4倍是最小的體積。 高於 4 或低於 4，交易量擴大。 這種現象被稱為“異常膨脹現象”。

水的密度和溫度的關係很差

4具有最高的水密度。 當溫度高於4時，隨著溫度的公升高，水的密度會越來越小。 溫度平衡如下。

4 隨著溫度的降低，水的密度也會降低。 當水凝固成冰時，體積變大，密度變小。

水的這種特性稱為水的異常膨脹。

通常物體具有熱脹冷縮的性質，水比較特殊，存在'異常膨脹，即在0-4處發生熱收縮和冷膨脹，此時溫度公升高，水的密度增加，而高於4為正常，溫度公升高，水的密度降低。

因此，魚可以在寒冷的冬天生存。 這是因為從下到上，溫度從 4 降低到 0（冰水介面），然後是冰。 <>