水在几度密度最大（水的密度是最大的还是最小的）水的密度最高到什么程度(水的密度是最高还是最低)？
一般来说，大多数物体受热膨胀，遇冷收缩。温度越高，物质的密度越小。然而，水是个例外。加热和冷却时会膨胀。只有在4℃时，体积最小。当温度高于4℃或低于4℃时，体积会膨胀。这种现象被称为“非正常膨胀现象”。
在水中，除了单分子H2O，还有更复杂的(H2O)n(n可以是2，3，4…)由这些简单的分子结合而成。这种在不改变物质化学性质的情况下，将简单分子组合成更复杂的分子团的过程称为分子缔合，相反的过程称为解离。是缔合的放热过程，解离是吸热过程，所以温度升高，水的缔合程度降低(n降低)，温度降低，水的缔合程度升高(n升高)。
当水在0℃结冰时，所有的分子都结合在一起形成一个巨大的团。在冰的结构中，每个氧原子与四个氢原子相连形成四面体，每个氢原子与两个氧原子相连。即氧原子的四个键(两个共价键和两个氢键)指向四面体的四个顶点，每个水分子被四个水分子包围，如图2所示。因为氢键基本上是静电引力，它的键能比化学键的键能小得多，但接近分子间力的数量级，所以通常说氢键是一种很强的定向分子间力。但是氢键不同于一般的分子间作用力，它是饱和的、有方向性的。因此，冰是一种非常紧凑的结构，内部有相当大的空。当冰融化时，一些氢键被破坏，四面体结构瓦解，水分子可以紧密堆积，所以冰融化时体积会缩小。
当科学家用X射线研究0℃附近水的结构时，证实了液态水中存在非常小的冰晶。这些微小的冰晶具有与普通冰相同的晶体结构。根据计算，0℃附近的水中约有0.6%的冰晶。当温度逐渐升高时，这些冰晶逐渐被破坏，导致体积减小，密度增加。
但在4℃左右的温度下，改变水的密度有两种作用:一是随着温度的升高，液态水的分子热运动加剧，分子间的平均距离增大，导致水的密度降低；另一种是随着温度的升高，水中所含的冰晶逐渐融化，分子间的平均距离减小，导致密度增加。在1个大气压(101.325 kPa)时，水温低于4℃之前，后一种效应占主导地位。当水温高于4℃时，前者效果占优。所以水的密度在4℃时最高。
水的这种特性给人们的日常生活造成了一定的损失。比如水结冰时，体积膨胀产生的力，足以炸裂水管和水泥部件。当然，它也能给人类带来好处，尤其是在保护鱼类和其他水生生物方面。
▌本文来源:科普中国
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