* 典型的な動作: ほとんどの物質は、冷却して固化するにつれて(より密度になります)。これは、分子が減速し、振動を減らし、詰め込むためであるためです。
* 水の異常: ただし、水は 4°C(39.2°F)で最大密度に達します 。さらに涼しくなると、契約する代わりに拡張します。この拡張は、0°C(32°F)で凍結するまで続き、ボリュームは大幅に増加します。
なぜこれが起こっているのですか?
* 水素結合: 水分子は、強力な水素結合によって一緒に保持されます。これらの結合は、液体水に比較的開かれた格子状の構造を作り出します。
* 凍結: 水が4°C未満で冷えると、水素結合はより硬くなり、分子を密度の低い六角形の構造にします。この六角形の構造が氷が浮かぶ理由です。
水の異常な熱膨張の結果:
* 地球上の生命: この拡張特性は、地球上の生命にとって重要です。氷が浮くことを可能にし、下の水を隔離し、湖や海が固体を凍らせるのを防ぎます。
* 気象パターン: 凍結中の水の膨張は、岩の風化と侵食に寄与します。
* 配管とインフラストラクチャ: 凍結するときの水の拡張は、パイプやその他のインフラストラクチャに損傷を与える可能性があります。
本質的に、凍結するときの水の挙動は、そのユニークな分子構造とその分子間の強い水素結合の結果です。このユニークな特性は、私たちの惑星の自然システムの重要な部分になります。