水时我们的生命之源,没有水世界上所有的生物就就无法存活,所以我们现在要注意保护我们身边的淡水资源。那么水在什么时候体积最大，让我一起进入考试啦了解更多。

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　　水在4摄氏度的状态下体积最大

　　正象凝结核必须首先存在水蒸汽才能从超饱和空气中得以凝结一样，冰结核也必须首先存在水滴才能在低温下冷冻。冰结核的数量比凝结核的数量稀少得多，而且空气越冷，冰结核就越少。空气很少能够每立方英寸包含0.06个以上的冰结核(0.004cm)，在华氏-20度(摄氏-29度)左右的温度下，也许会少于每立方英寸0.0006个冰结核(大约在1，700立方英寸或27，863立方厘米中才有一个冰结核)。

　　纯土壤颗粒是常见的冰结核，火山灰和植物所释放的混合物也同样常见，但是，一旦冰晶开始形成，它们会促进水在它们身上结冻。微小的冰晶是最好的冰结核。然而，即使冰结核出现，空中飘动的水滴在气温降到华氏32度(摄氏0度)的时候也不会转化为冰。在华氏15度(摄氏-9度)，一片云仍然几乎完全由水滴组成。当气温降至华氏-4度(摄氏-20度)以下，冰晶开始在数量上超过了水滴。而且，只有温度降至华氏-4度(摄氏-20度)以下，云才完全由冰晶组成，但是就是这样也有例外的时候。在冰结核缺乏的情况下，水滴可以保持到到华氏-40度(摄氏-40度)，然后它们会自动结冰。

　　水变成冰体积变大，是因为液态水中水分子之间存在着较强的氢键作用力。它比分子间的作用力(范得瓦耳斯力)大得多。当水处于液态时，在氢键力的作用下，水分子靠近，在宏观上就表现为体积小。而变为固体时，水变为晶体，分子排列有了规律，氢键的作用力削弱，宏观的表现为体积变大。 大多数的液体变为固体都是体积变小，因为分子在物体固态时排列较紧密。但是有一类除外，就是在液态时分子间存在氢键的物质除外。 水和其他物质不一样，其他物质都是热胀冷缩，固态一定比液态的体积要小，但水不一样。

　　本质原因是因为水的氢键使水和其他物质不同。冰具有四面体的晶体结构。这个四面体是通过氢键形成的，是一个敞开式的松弛结构，因为五个水分子不能把全部四面体的体积占完，在冰中氢键把这些四面体联系起来，成为一个整体。这种通过氢键形成的定向有序排列，空间利用率较小，约占34%、因此冰的密度较小。

　　水溶解时拆散了大量的氢键，使整体化为四面体集团和零星的较小的“水分子集团”(即由氢键缔合形成的一些缔合分子)，故液态水已经不象冰那样完全是有序排列了，而是有一定程度的无序排列，即水分子间的距离不象冰中那样固定，水分子可以由一个四面体的微晶进入另一微晶中去。这样分子间的空隙减少，密度就增大了。同样，氢键的存在也是解释水在4摄氏度时密度最大的原因。

　　分子排列方式在此时达到最紧密 300多年前，人类就已知道水在4摄氏度时密度最大这一现象。虽然这一现象仅仅是由于水的分子结构造成的，但对于水的这种特性，人们至今仍不能作出科学的解释。 日本科学家通过实验证实，在低温条件下两种非晶态冰之间存在不连续性转移。在低温情况下，低密度水和高密度水呈完全不同的形态。这项研究不仅首次解释了水在摄氏4度时密度最大的现象，而且在生态系统、水溶液系统等与水有关的领域有广泛的研究与应用价值。该成果发表在《自然》杂志上。 多年来，科学家通过理论计算与实验，一直在进行水的非晶态多样性研究。水通常在摄氏零度时结冰。但水在摄氏零度以下时也可保持液体状态，称作过冷却水。当过冷却水到达临界点以下时就会分离出两种状态，既低密度水和高密度水。与此相对应，也存在低密度和高密度两种非晶态冰。由于水在低温时易于结冰，也由于没有非晶态冰之间互相转移的现存理论，水的非晶态多样性学说存在很多争论。其中之一就是两种密度的非晶态水是否会发生连续转移。

　　日本科学家的这项研究，观察了高密度非晶态冰(HDA)向低密度非晶态冰( LDA)变化的过程。发现 H DA在零下158摄氏度以下时整体均一膨胀，在零下158摄氏度时随着不均一的体积变化迅速向 L DA转移。在转移过程中，出现两种成分共存状态，随着时间推移， H DA和LDA逐渐分离。研究证实，低温下两种水之间的转移是不连续的。 科学家认为，这项研究成果是揭开水领域各种问题的重大突破，将对今后过冷却水等研究产生重大影响，同时将带动对同温层中的云的研究及在冰点下活动的动植物细胞内存在的过冷却水的研究。如果今后能够控制这两种水的临界点，就可以自由控制水的结晶，对人类控制地球环境和开发生物冷却保存技术极有价值 密度最大，当同等质量，体积就最大了。