为什么水密度最大为 4？

水的最高密度为 4 是由水分子之间氢键缔合的特殊结构决定的。 根据最近的X射线研究，已经证明冰具有四面体晶体结构。 这个四面体是由氢键形成的，氢键是一种开放的弛豫结构，因为五个水分子不能占据所有四面体的体积，而冰中的氢键将这些四面体连接成一个整体。

这种由氢键形成的定向有序排列空间利用率小，约占34，因此冰的密度小。

当水溶解时，大量的氢键被分解，使整体被分成四面体基团和散落的较小“水分子基团”（即一些由氢键结合形成的伴生分子），因此液态水不再像冰一样完全有序，而是具有一定程度的无序排列， 也就是说，水分子之间的距离不像在冰中那样固定，H2O分子可以从一个四面体进入另一个微晶。这样，分子之间的空隙减少，密度增加。

当温度升高时，水分子的四面体基团不断被破坏，分子的无序排列增加，从而密度增加。 但与此同时，分子之间的热运动也增加了分子之间的距离，从而降低了密度。 这两个相互矛盾的因素在 4 点钟位置达到平衡，因此，水的密度在 4 点钟位置最高。

4后，分子的热运动增加了分子之间的距离，水的密度又开始降低。

楼上是对的。

如上图4所示，水分子的热运动随着热温度的升高而加速，这可以用热胀冷缩来解释。

低于4时，由于水分子之间氢键的对接，分子间距增大，当温度降至0时，发生巨大变化，水完全凝结成冰，体积膨胀。

水在4摄氏度时具有最短的氢键，因此体积最小，密度最高。

水的最大密度为4，是异常膨胀现象。

水的异常膨胀可以用氢键和相关水分子的理论来解释。 只有在 0 到 4 的范围内，水才会出现异常膨胀。

由于温度的影响，一般物质的体积是热膨胀和冷缩。 但是，也有一些物质会冷收缩和膨胀，例如水、锑、铋、液态铁等，它们在某些条件下与上述正好相反。

实验表明，当0的水加热到4时，其体积不仅不增加，反而减小。 当水温高于4时，其体积随着温度的升高而膨胀。 因此，水的密度最高，为 4。

在湖中水面上，当冬季温度下降时，如果水温在4以上，则上层水冷却，体积减小，密度增大，下层温水沉到底部，下层温水上升到上层。 这样，上层的冷水和下层的温水不断互换，整体水温逐渐降低。

这种热对流现象只能进行到所有水的温度达到4小时。 当水温降至4以下时，上层中的水膨胀并密度降低，因此冷水层停留在顶部并继续冷却，直到温度降至0，上层冷水层结冰。

水的密度最高，为4摄氏度。 常用的水密度是指4度时的水密度，为1000kg m3。 一般来说，大多数物体都具有热胀冷缩的特性，温度越高，物质密度越小。

但水是个例外，它的热膨胀也是膨胀的，只有4倍是最小的体积。 高于 4 或低于 4，交易量扩大。 这种现象被称为“异常膨胀现象”。

水的密度和温度的关系很差

4具有最高的水密度。 当温度高于4时，随着温度的升高，水的密度会越来越小。 温度平衡如下。

4 随着温度的降低，水的密度也会降低。 当水凝固成冰时，体积变大，密度变小。

水的这种特性称为水的异常膨胀。

通常物体具有热胀冷缩的性质，水比较特殊，存在'异常膨胀，即在0-4处发生热收缩和冷膨胀，此时温度升高，水的密度增加，而高于4为正常，温度升高，水的密度降低。

因此，鱼可以在寒冷的冬天生存。 这是因为从下到上，温度从 4 降低到 0（冰水界面），然后是冰。 <>